ASPETTI TECNICI DELLA
PULSOSSIMETRIA.
MODALITA’ DI RILEVAZIONE E
INVIO A DISTANZA DEI DATI
PARTE PRIMA
ASPETTI TECNICI DELLA
PULSOSSIMETRIA
Il pulsossimetro e’ uno strumento di facile
utilizzo, che fornisce
1) curva pletismografica
2) frequenza cardiaca
3) saturazione dell’ossigeno (SpO2)
4) indice di perfusione
Se si illumina un dito con un led, la sua luce lo attraversa, e viene attenuata dagli
oggetti attraversati.
Nel suo cammino la luce incontra tessuti, ossa, pelle, sangue arterioso e venoso.
-- Assorbitori di luce costante (ossa, tessuti, sangue venoso)
-- Assorbitore di luce variabile (sangue arterioso)
-- Ciclo cardiaco determina quindi un segnale variabile nel tempo, di estremo
interesse e significato fisiologico (segnale pletismografico)
Si noti come l’andamento della pletismografica e’ molto simile a quello ottenuto
da un sensore di pressione invasivo
Extrasistole rilevata anche da pletismografica,
effetti della tachicardia documentati anche da pletismografica
Fibrillazione ventricolare. Cessazione di attivita’ meccanica cardiaca evidenziata
da curva pletismografica come da curva pressione.
Ripresa di attivita’ meccanica istantaneamente rilevata da pletismografica.
Da curva pletisimografica immediato ricavare frequenza cardiaca:
misurazione intervallo temporale tra due picchi consecutivi.
SATURAZIONE (SP02):
definizione e significato
-- Ossigeno nel sangue sostanzialmente presente legato alla emoglobina
(98%), il restante 2% e’ disciolto nel plasma
-- Emoglobina puo’ essere legata a ossigeno (ossiemoglobina, O2Hb) oppure
non legata (emoglobina ridotta, HHb)
-- In alcuni stati patologici l’emoglobina non legata all’ossigeno (emoglobina
ridotta HHb) e’ una quota significativa dell’ammontare totale di molecole di
emoglobina.
-- Si definisce saturazione dell’ossigeno nel sangue (SPO2) la percentuale di
molecole di ossiemoglobina calcolata sul totale delle molecole di emoglobina
presenti
-- Il valore di SPO2 indica se il paziente e’ o no ossigenato al suo meglio
-- Un valore di SPO2 nel range 100%-94% e’ reputato normale, un valore
minore di 80% e’ stato ipossico grave
--Un valore di SPO2 pari al 100% vuol dire che il paziente e’ ossigenato al suo
meglio, ma non vuol dire che questo sia sufficiente: si pensi al caso degli
anemici, per esempio in cui a fronte di valori di saturazione normali si e’ comunque in
presenza di una scarsa ossigenazione
SPO2: principio di misura
-- Grafico mostra assorbimento alle
diverse lunghezze d’onda della luce
incidente
-- Emoglobina ridotta assorbe piu’ luce
rossa (banda 600-750 nm) di quanto
non faccia ossiemoglobina.
--Viceversa ossiemoglobina assorbe piu’
luce nell’infrarosso (banda 850-1000 nm)
di quanto non faccia emoglobina ridotta.
Illuminando i tessuti con due lunghezze d’onda diverse, e valutando la differenza di
assorbimento variabile relativa alle due lunghezze d’onda si dovrebbe essere in grado di
valutare SPO2
-- Infatti se per ogni ciclo cardiaco si considera
e se si usa una relazione sperimentale ricavata da volontari
si arriva a determinare un valore che e’ una ottima stima della saturazione.
-- Il sistema emette quindi un valore di saturazione in corrispondenza di ogni “impulso”
cardiaco, da cui il nome di pulsossimetro.
-- Valori di SPO2 sotto il 70% privi di validita’, per impossibilita’ etica di portare
volontari in situazioni cosi’ critiche.
Oltre al tipo di sensore fino a qui descritto (in trasmissione), ce ne sono alcuni
che si basano sulla riflessione della luce da parte del sangue e dei tessuti.
I concetti esposti per i sensori trasmissivi valgono pari pari per quelli riflessivi;
appare tuttavia accertata una maggiore sensibilita’ ai disturbi e agli artefatti della
tecnologia riflessiva rispetto a quella trasmissiva. Di fatto l’utilizzo prevalente dei
sensori in riflessione e’ quello frontale.
DISTURBI: DIVERSI FATTORI
Il sistema e’ sensibile a diversi fattori di
disturbo:
--interferenze elettriche
-- movimento (difficile da combattere)
-- luce esterna,
-- scarsa perfusione.
DISTURBI:CONTROMISURE
--Filtraggi. I valori di SP02 proposti all’ utilizzatore sono nella realta’ il frutto di operazioni
di medie e filtraggi che si riferiscono ad un intervallo di tempo precedente l’istante di
emissione del dato, di durata variabile da 5 a 20 secondi.
-- Algoritmi di reiezione degli artefatti. Se non si puo’ impedire il movimento, si
puo‘ cercare di identificare gli artefatti e di non dare indicazioni erronee.
Grande competizione su algoritmi: tipicamente basano funzionamento sulla
validazione del singolo impulso, fatta su misurazioni di tempo e ampiezza, e
basata sulla somiglianza con gli eventi precedenti accettati come buoni.
-- Accurata scelta del sito di rilevazione. Utilizzare un sito di rilevazione con
buona perfusione (usando Perfusion Index), evitare esposizione del sensore a luce
violenta. Se poca perfusione usare sensore adesivo (evitare costrizione). Se il sito e’
perturbato da eccessiva attivita’ provare sensore frontale.
Attenzione alle zone edematose e, banalmente, allo smalto da unghie.
INDICI DI PERFUSIONE
-- I pulsossimetri forniscono di solito un numero, adimensionale, utile nel determinare la
bonta’ del sito di rilevazione. Per es Datex Ohmeda fornisce indice detto Perfusion Index
con valori compresi tra 0 e 10, con una cifra decimale. Nellcor invece fornisce indice detto
Blip o barra pletismografica, con valori compresi tra 0 e 15.
-- Questi valori sono di solito ricavati dalla curva pletismografica relativa all’infrarosso,
e si basano sul raffronto tra componente pulsante e la componente continua
-- A parte il nome diverso e range diversi essi hanno in comune le seguenti caratteristiche:
a) sono tali per cui ad un numero grande corrisponde un sito con buon stato di perfusione.
Maggiore perfusione (afflusso di sangue) implica segnale piu’ intenso, robusto e
affidabile
b) variano da individuo a individuo, e per un individuo variano al variare del sito di
rilevazione
c) non hanno alcuna correlazione con i valori di saturazione e polso.
PARTE SECONDA
Modalita’ di rilevazione e
trasmissione di dati
Pulsossimetria e telemedicina
Pulsossimetria indicata perche’:
-- Rileva parametri vitali a basso costo
-- Facile applicazione del sensore
-- Non necessita di personale specialistico
MODALITA’ ACQUISIZIONE
TEMPO DIFFERITO (registrazione)
TEMPO REALE (”in diretta”)
TEMPO DIFFERITO
L’acquisizione viene fatta partire, al verificarsi di determinate condizioni, e i dati risultanti
vengono successivamente trasmessi dallo strumento e analizzati da chi ha in cura il
paziente.
Situazioni che determinano inizio
acquisizione
-- Tempo. Acquisizione cadenzata a orari fissi, con protocolli
predeterminati (24/24, tutta la notte, 15minuti al giorno etc).
Per tempi di acquisizione lunghi utili tool di analisi automatica dei
dati.
-- Azione volontaria (pressione di tasto). Verificarsi di sintomo o
situazione meritevole di essere registrata
-- Verificarsi di evento opportunamente definito (per es desaturazione).
Architettura endless-loop. Consente memorizzazione di parti
qualificate di tracciato.
TEMPO REALE
Lo strumento trasmette mentre il responsabile vede i tracciati evolvere in diretta
TEMPO REALE
-- Utile quando si devono prendere decisoni urgenti o quando si
desidera una interazione paziente dottore piu’ stretta.
-- Nell’ambito domiciliare spesso coesiste con tempo differito:
normalmente tempo differito e si passa a tempo reale quando serve
(non e’ pensabile, per costi e affidabilita’, mantenere sistema
connesso 24 ore al giorno).
Di solito e’ necessaria una telefonata per concordare il cambio di
modalita’ e il passaggio al tempo reale.
TECNOLOGIE DI TRASMISSIONE
-- Doppino telefonico e relativi modem (PSTN,
ISDN, ADSL). Predominante nel domiciliare.
-- GSM, GPRS. Per zone disagiate e remote. Costi
operatori ancora piuttosto elevati.Velocita’
ancora modeste per applicazioni moderne.
-- In strutture chiuse (ospedali per es) si stanno
diffondendo reti locali (ETHERNET), con
centralizzazione del monitoraggio.
RETE LOCALE (ETHERNET)
MONITORAGGIO CENTRALIZZATO
MODALITA’ DI CONNESSIONE
-- Connessione punto punto
-- Connessione mediata da INTERNET
Connessione punto punto
-- Dispositivo compone numero di stazione ricevente (non
pensabile contrario in ambito domiciliare).
-- Stazione ricevente prende il comando, compie operazioni
amministrative, governa lo scarico dei dati.
PUNTO PUNTO: PRO E CONTRO
PRO
-- Struttura semplice. Necessarie semplici risorse HW_SW
CONTRO
-- Costo della chiamata (facilmente e’ interurbana di diversi minuti)
-- Visualizzazione dei dati va gestita da software su stazione ricevente,
che va mantenuto e aggiornato (costo di gestione).
-- Le trasmissioni dei vari dispositivi presenti sul territorio vanno
opportunamente scaglionate per evitare ingorghi da linea occupata.
-- Il sistema e’ intrinsecamente chiuso: attivita’ come condivisione di
dati e teleconsulto si complicano.
PUNTO PUNTO: CONDIVISIONE
DATI E TELECONSULTO
CONNESSIONE MEDIATA DA
INTERNET
CONNESSIONE MEDIATA DA
INTERNET
-- Come per il punto punto iniziativa e’ presa da dispositivo telemetrico
-- Il dispositivo compone numero non di stazione ricevente, ma di
provider di servizi internet (Libero, Virgilio etc). Questo gestisce la
connessione ad un server centrale che riceve, archivia e visualizza i
dati con apposito software.
-- Una volta stabilito il contatto con il provider il sistema e’ connesso a
internet, con i vantaggi che ne conseguono
CONNESSIONE MEDIATA DA
INTERNET: VANTAGGI
-- Si puo’ raggiungere il server centrale al costo di una chiamata urbana, da ovunque si
chiami.
-- Non necessario sincronizzare le chiamate dei diversi dispositivi presenti sul territorio.
-- Moderne tecnologie software consentono di visualizzare e interagire con dati remoti
usando un semplice browser. No installazioni, aggiornamenti, manutenzioni su
computer di singoli operatori abilitati
-- L’architettura e’ intrinsecamente aperta: chiunque, purche’ dotato di password, puo’
accedere ai dati. Il teleconsulto e la condivisione dei dati sono una ovvia
conseguenza.
-- Usufruendo tecnologie come ADSL la durata della comunicazione e’ molto breve.
-- Usufruendo tecnologie come ADSL si puo’ lasciare libera la linea telefonica del
paziente
-- La larga banda delle nuove tecnologie (ADSL) consente piu’ avanzate prestazioni:
interazione audio video paziente dottore.
CONNESSIONE MEDIATA DA
INTERNET: PROBLEMI E
CONTROMISURE
PROBLEMI
-- Sicurezza dei dati (hacker, virus, etc)
CONTROMISURE
-- Moderne tecnolgie di crittografazione dei dati trasmessi
-- Moderne tecnologie anti intrusione (firewall), anti virus.
-- Gestione dei server da parte di personale altamente qualificato.