L'elettronica applicata al mondo della sanità evolve e si occupa finalmente anche di monitoraggio remoto. Nei Paesi sviluppati infatti, stretti fra la necessità di ridurre la spesa sanitaria privata e pubblica e l'invecchiamento della popolazione, si cerca di alleggerire tempi e modi di utilizzo delle strutture sanitarie. Nei Paesi emergenti le strutture sanitarie sono meno presenti e il monitoraggio remoto aumenta le possibilità di cura di fasce più ampie della popolazione. Ma l'efficienza si ottiene solo quando si riescono a proporre soluzioni elettroniche capaci di comportarsi come un vero e proprio dottore. Durante una visita di controllo, il medico utilizza i suoi sensi (vista, udito, tatto) per valutare le condizioni del paziente, che partecipa all'anamnesi segnalando a sua volta i sintomi che percepisce. Il primo passo, quindi, nello sviluppo di applicazioni per il monitoraggio remoto è realizzare sensori elettronici in grado di sostituire i sensi umani, con precisione e a costi contenuti. La tecnologia dei semiconduttori è perfettamente in grado di “vedere” e “ascoltare”. I sensori di immagine, per esempio, permettono di catturare immagini complete e rilevare livelli di luminosità anche molto bassi. La nuova generazione di microfoni realizzati su silicio con tecniche di micro lavorazione meccanica permette di catturare i suoni emessi dal corpo umano. Il tatto è una preziosa fonte di informazioni: serve per valutare la temperatura e la durezza o morbidezza di una parte anatomica. Anche queste informazioni possono essere ricavate da sensori di temperatura e pressione, realizzati in silicio. I giroscopi e gli accelerometri 2D e 3D in tecnologia Mems sono utili per valutare l'equilibrio o il movimento. Quando il medico visita un paziente, utilizza la sua esperienza per sintetizzare tutte le osservazioni che esegue e giungere a una valutazione approfondita ed esaustiva. È molto raro, infatti, che sia sufficiente considerare un unico parametro (per esempio la frequenza delle pulsazioni) per avere un quadro diagnostico completo. L'equivalente elettronico di questa situazione è un microcontrollore che riceve ingressi da diversi sensori ed esegue un algoritmo che valuta le condizioni del paziente in funzione dei diversi parametri fisiologici analizzati. La tecnologia dei microcontrollori è ben nota. Il problema da affrontare e risolvere, in questo caso, è lo sviluppo di algoritmi software in grado di imitare con precisione il comportamento di un medico esperto e di riconoscere l'importanza delle diverse combinazioni dei parametri fisiologici sotto analisi. Diventa quindi possibile immaginare un sistema indossabile per il monitoraggio dei pazienti, che integri i sensori e un microcontrollore oltre ai circuiti di comunicazione necessari per inviare i dati a una postazione esterna. L'intero sistema deve poter essere alloggiato in un piccolo modulo da collegare in modo non invasivo sul torace del paziente. Questo sistema di tele-monitoraggio è l'elemento di base per sviluppare servizi di raccolta e analisi dei dati fisiologici di un paziente e per attivare le azioni correttive necessarie. È una soluzione molto utile nel caso di pazienti sotto controllo per il trattamento e la cura dei problemi cardiaci. Se fosse possibile ridurre anche solo parzialmente i costi del monitoraggio seguendo lo stato di salute dei pazienti all'esterno dell'ospedale, si potrebbero risparmiare milioni o addirittura miliardi di dollari, migliorandone nello stesso tempo la qualità di vita.
Standard e iniziative per l'interoperabilità
Nell'ultimo decennio c'è stato un grandissimo impulso nello sviluppo di soluzioni elettroniche per il settore della salute e del benessere. In particolare, sono stati realizzati molti studi, prototipi e test clinici nel settore del monitoraggio remoto. Sono state proposte molte piattaforme e diversi sistemi per mettere a disposizione di specifiche categorie di pazienti soluzioni capaci di monitorare i parametri vitali e fisiologici, sviluppando servizi di telemedicina per garantire al paziente una migliore assistenza e qualità della vita. Per questi motivi di recente i principali attori hardware e software si sono impegnati, in accordo e collaborazione con i produttori di dispositivi per uso medico, nella definizione di protocolli e strutture di dati per proporre uno schema generale. L'obiettivo è garantire l'interoperabilità tra diversi dispositivi e piattaforme, per favorire la realizzazione e l'utilizzo di servizi e prodotti e-health che vanno dal trattamento di malattie croniche all'assistenza degli anziani, dal monitoraggio dello stato di salute alla pianificazione degli stili di vita.
Attività e soluzioni di ST
In questo nuovo contesto STMicroelectronics si impegna a fornire soluzioni e prodotti dedicati di diverso tipo, dai sensori ai microprocessori fino alla potenza, ad aziende che realizzano applicazioni nel settore medico. Oltre a sviluppare prodotti generali, STMicroelectronics è tradizionalmente impegnata a offrire ai propri clienti soluzioni “chiavi in mano”, come le piattaforme per soluzioni di monitoraggio remoto. L'obiettivo di ST è la realizzazione di soluzioni di sistema che integrino sensori, unità di calcolo e canali per la trasmissione dei dati a radiofrequenza. Sistemi ottimizzati dal punto di vista delle dimensioni, dei consumi e della facilità d'uso, che devono essere integrati con facilità in strumenti indossabili e capaci di garantire al paziente il massimo comfort e una elevata qualità della misura. La prima soluzione per il monitoraggio remoto sviluppata da ST si basa su una rete sensoriale o Ban (Body Area Network), dove sensori ambientali o collegati al corpo del paziente permettono di elaborare i parametri che vengono inviati a un'unità centrale. Quest'ultima è in grado di collegarsi a Internet, tramite un telefono cellulare. Il trasferimento dei dati tra i vari sensori, l'unità centrale e il telefono cellulare sfrutta il protocollo standard Bluetooth. La Fig. 1 illustra schematicamente la soluzione in fase di sviluppo. Questa piattaforma è studiata per raggiungere l'obiettivo ambizioso di sviluppare una soluzione miniaturizzata e ottimizzata da integrare in un cerotto cutaneo posto sul torace del paziente. Si tratta di una piattaforma assolutamente non invasiva, ma molto efficiente e di grande aiuto per il personale medico che può misurare in modo ottimale e con continuità i parametri critici. Dal punto di vista hardware, la piattaforma genera alcuni segnali ed esegue alcune misure: il segnale di Ecg; la frequenza del battito cardiaco; il segnale di bio-impedenza; la frequenza dell'attività respiratoria; il livello di attività del paziente. Dal punto di vista software, il problema da affrontare è l'integrazione di tecniche di correlazione e fusione dei segnali per offrire una diagnosi ancora migliore, fornendo al personale medico informazioni ricche di significato. I dati dell'Ecg, per esempio, danno la possibilità di interpretare con maggior precisione i comportamenti del cuore quando sono associati alla misura dei movimenti del corpo. Oppure, può essere utile correlare un aumento della frequenza respiratoria a una fase di sforzo fisico. Per rispondere a queste esigenze, l'attività della ST si pone l'obiettivo di sviluppare un modulo avanzato per l'elaborazione dei segnali basato sul seguente concetto: “la fusione delle osservazioni derivanti da diversi segnali fisiologici permette di misurare parametri meno soggetti a errori e con una precisione molto maggiore.” Un'altra importante caratteristica dell'algoritmo di calcolo è l'affidabilità della misura. Per valutare i parametri più significativi (frequenza del battito cardiaco, frequenza respiratoria, eccetera) si utilizzano solo segnali “puliti”. È possibile identificare eventuali segnali spuri (per esempio causati dal movimento) o condizioni anomale (disconnessione degli elettrodi). In questo caso la misura del parametro fisiologico non viene inviata all'esterno della piattaforma, per evitare che la valutazione dello stato di salute del paziente sia condizionata da dati scarsamente affidabili.
