IT201700020637A1 - Metodo e apparato per stimare grandezze cardiocircolatorie - Google Patents

Description

“METODO E APPARATO PER STIMARE GRANDEZZE CARDIOCIRCOLATORIE”

DESCRIZIONE

La presente invenzione si riferisce ad un apparato ed un metodo per stimare grandezze cardiocircolatorie; in particolare, per stimare grandezze cardiocircolatorie di un corpo umano in maniera non intrusiva, ossia senza l’inserimento di sonde e/o cateteri all’interno di detto corpo e/o l'utilizzo di apparecchiature radiodiagnostiche che emettono radiazioni ionizzanti (come ad esempio i raggi X).

Come è noto, la determinazione di grandezze cardiocircolatorie di interesse diagnostico (come ad esempio al pressione aortica, la caduta di pressione a cavallo della valvola aortica, il ciclo pressione-volume del ventricolo sinistro e altro) necessita l’impiego di tecniche invasive che prevedono l’impiego di sonde e/o cateteri.

Queste tecniche necessitano però di un intervento chirurgico che, per essere effettuato, richiede che il paziente venga sedato mediante l’assunzione di apposite sostanze.

L’intervento chirurgico (e la necessaria assunzione di sedativi) limitano l’applicabilità di dette tecniche a pazienti in condizioni patologiche sufficientemente gravi da giustificare il rischio connesso all’utilizzo di tali tecniche. Inoltre, lo stress psicologico e fisico subito dal paziente può aumentare il rischio di complicazioni e può provocare alterazioni a tutto il sistema cardiocircolatorio, inficiando spesso l’attendibilità della grandezze cardiocircolatorie che si misurano.

L’ormai nota validità diagnostica e prognostica di tali grandezze rende necessario ampliare la loro quantificazione ad una maggior quantità di persone. Per fare questo, si rende necessario ridurre il livello di rischio e di stress a cui il paziente viene sottoposto per compiere la stima delle grandezze cardiocircolatorie che consentono la diagnosi (con un elevato livello di certezza) della presenza di patologie cardiovascolari e/o di malformazioni all’apparato

cardiovascolare.

La presente invenzione si propone di risolvere questi ed altri problemi mettendo a disposizione un apparato ed un metodo per la stima di grandezze cardiocircolatorie di un soggetto umano. L’idea alla base della presente invenzione è di generare un modello per ciascun soggetto sulla base di almeno una grandezza antropometrica (come ad esempio altezza, peso o altro) e almeno un segnale fisiologico acquisibile mediante tecniche non invasive. Questo modello è poi utilizzato per compiere almeno una simulazione che consente di determinare almeno una grandezza cardiovascolare di interesse.

In questo modo, è possibile determinare almeno una grandezza cardiovascolare di interesse diagnostico in maniera non invasiva, riducendo così il livello di stress a cui il soggetto è sottoposto.

Ulteriori caratteristiche vantaggiose della presente invenzione sono oggetto delle allegate rivendicazioni.

Queste caratteristiche ed ulteriori vantaggi della presente invenzione risulteranno maggiormente chiari dalla descrizione di una sua forma di attuazione mostrata nei disegni annessi, forniti a puro titolo esemplificativo e non limitativo, in cui: fig. 1 illustra uno schema a blocchi di un apparato per stimare grandezze cardiocircolatorie secondo l’invenzione;

fig. 2 illustra un sistema per stimare grandezze cardiocircolatorie comprendente l’apparato di fig. 1;

fig. 3 illustra un diagramma di flusso che rappresenta il metodo per stimare grandezze cardiocircolatorie secondo l'invenzione.

Il riferimento ad "una forma di attuazione" all'interno di questa descrizione sta ad indicare che una particolare configurazione, struttura o caratteristica è compresa in

almeno una forma di attuazione dell'invenzione. Quindi, i termini "in una forma di attuazione" e simili, presenti in diverse parti all'interno di questa descrizione, non sono necessariamente tutti riferiti alla stessa forma di attuazione. Inoltre, le particolari configurazioni, strutture o caratteristiche possono essere combinate in ogni modo adeguato in una o più forme di attuazione. I riferimenti utilizzati nel seguito sono soltanto per comodità e non limitano l'ambito di tutela o la portata delle forme di attuazione.

Con riferimento a fig. 1, una forma realizzativa di un apparato 1 (come ad esempio un PC, un server, o altro) secondo l'invenzione comprende preferibilmente i seguenti componenti: - mezzi di controllo ed elaborazione 11 (detti anche 'mezzi di elaborazione'), come ad esempio una o più CPU o GPU, che governano il funzionamento del dispositivo 1, preferibilmente in modo programmabile, mediante l'esecuzione di apposite istruzioni;

— mezzi di memoria 12, come ad esempio uno più dischi magnetici (hard disk) o una memoria di tipo Flash, ROM o altro tipo, che è in comunicazione di segnale con i mezzi di controllo ed elaborazione 11, e dove in detti mezzi di memoria 12 sono memorizzate almeno le istruzioni che possono essere lette dai mezzi di controllo ed elaborazione 11 e che implementano il metodo secondo l'invenzione;

— mezzi di comunicazione 13, preferibilmente un'interfaccia di rete che opera secondo uno standard della famiglia IEEE 803.2 (noto anche con il nome di Ethernet) o 802.11 (noto con il nome di WiFi) o 802.16 (noto con il nome di WiMax) o un'interfaccia ad una rete dati di tipo GSM/GPRS/UMTS/LTE o TETRA o altro, che permettono al dispositivo 1 di comunicare con altri dispositivi attraverso una rete dati, dove questi ultimi dispositivi saranno meglio descritti nel

seguito di questa descrizione;

- mezzi di ingresso/uscita (I/O) 14 atti a comunicare con strumenti biomedicali (che verranno meglio descritte nel seguito di questa descrizione) atti ad acquisire dati necessari alla generazione di un modello del sistema cardiovascolare del soggetto e con mezzi di visualizzazione (come ad esempio monitor, stampanti o altro) atti a visualizzare le grandezze cardiocircolatorie determinate. Inoltre, detti mezzi di ingresso/uscita 14 possono anche consentire il collegamento a detto dispositivo 1 ad un terminale di programmazione configurato per scrivere delle istruzioni (che i mezzi di elaborazione e controllo 11 dovranno eseguire) nei mezzi di memoria 12; tali mezzi di ingresso/uscita 14 possono ad esempio comprendere un adattatore USB, Firewire, RS232, IEEE 1284, Bluetooth, VGA, DVI, HDMI, Ethernet, WiFi o altro;

- un bus di comunicazione 17 che permette lo scambio di informazioni tra i mezzi di controllo ed elaborazione 11, i mezzi di memoria 12, i mezzi di comunicazione 13 ed i mezzi di ingresso/uscita 14.

In alternativa al bus di comunicazione 17, è possibile collegare con un'architettura a stella i mezzi di controllo ed elaborazione 11, i mezzi di memoria 12, i mezzi di comunicazione 13 ed i mezzi di ingresso/uscita 14.

Con riferimento anche alla figura 2, verrà ora descritto un sistema S per stimare grandezze cardiocircolatorie di un soggetto P (detto anche 'soggetto umano'); tale sistema S comprende preferibilmente le seguenti parti:

- l'apparato 1 secondo l'invenzione;

- un dispositivo d'utente 2, come uno smartphone, un tablet, un PC o altro, che è in comunicazione di segnale con i mezzi di ingresso/uscita 14 dell'apparato 1 e che è configurato per permettere (ad un operatore sanitario o ad

un'altra persona debitamente istruita) di specificare almeno una grandezza antropometrica del soggetto P (come ad esempio altezza, peso, indice di massa corporea o altro) e per trasmettere detta almeno una grandezza antropometrica del soggetto P all'apparato 1;

- un ecografo 3, che comprende mezzi di comunicazione per comunicare con i mezzi di ingresso/uscita 14 dell'apparato 1 e che può essere utilizzato da un operatore sanitario per acquisire un immagine del sistema cardiovascolare del soggetto P, preferibilmente del ventricolo sinistro del cuore di detto soggetto P;

- un misuratore di velocità di propagazione nel sangue 4, che comprende mezzi di comunicazione per comunicare con i mezzi di ingresso/uscita 14 dell'apparato 1 e che può essere utilizzato da un operatore sanitario per misurare la velocità di propagazione di onde di pressione nel sangue all'interno dell'aorta del soggetto P preferibilmente sulla base di un primo ed un secondo segnale che rappresentano la deformazione nel tempo delle arterie o il valore nel tempo della velocità del sangue o della pressione a seguito dell'attività del cuore e che possono essere rilevati da una coppia di sensori piezoelettrici o accelerometrici o ecocardiografici 41,42 in comunicazione di segnale con detto misuratore 4; tali sensori 41,42 possono essere preferibilmente posizionati in punti distinti del sistema circolatorio arterioso del soggetto P, come ad esempio nelle vicinanze della carotide e dell'arteria femorale. In alternativa all'utilizzo di detti sensori posizionatati in punti distinti, detto misuratore di velocità di propagazione nel sangue 4 può determinare la velocità di propagazione nel sangue sulla base di un (solo) segnale di velocità rilevato in un singolo punto del sistema circolatorio, ad esempio attraverso una risonanza

magnetica, un ecocardiografo o altro;

- un elettrocardiografo 5, che comprende mezzi di comunicazione per comunicare con i mezzi di ingresso/uscita 14 dell'apparato 1 e che può essere utilizzato per acquisire almeno un segnale elettrocardiografico relativo all'attività elettrica nel tempo del cuore del soggetto P;

- un misuratore di pressione periferica 6 (come ad esempio un oscillometro), che comprende mezzi di comunicazione per comunicare con i mezzi di ingresso/uscita 14 dell'apparato 1 e che può essere utilizzato per acquisire almeno un segnale di pressione periferica (come ad esempio un segnale che rappresenta la pressione brachiale) che rappresenta l'andamento nel tempo della pressione periferica del soggetto P.

Con riferimento anche a fig. 3, verrà ora descritto il metodo per stimare grandezze cardiocircolatorie secondo l'invenzione. Quando il sistema S è in una condizione di funzionamento, l'apparato 1 esegue il metodo secondo l'invenzione che comprende le seguenti fasi:

a.una fase di acquisizione Pi, in cui si acquisiscono, mediante i mezzi di ingresso 14, almeno una grandezza antropometrica (come ad esempio altezza, peso, indice di massa corporea o altro) e almeno un segnale fisiologico (come ad esempio un segnale che trasporta un'immagine del cuore e/o uno o più valori di velocità del flusso sanguigno e/o una serie di valori che rappresentano l'attività elettrica nel tempo del sistema cardiocircolatorio del soggetto P e/o un segnale di pressione periferica e/o altro);

b. una fase di generazione modello P2, in cui si genera, mediante detti mezzi di elaborazione il, un modello (in silicio) di sistema cardiocircolatorio sulla base di detta almeno una grandezza antropometrica e detto almeno un

segnale fisiologico;

c.una fase di determinazione grandezze cardiocircolatorie P3 (detta anche fase di calcolo o simulazione), in cui si determina, mediante detti mezzi di elaborazione il, almeno una grandezza cardiocircolatoria (come ad esempio la pressione aortica minima e/o massima, la caduta di pressione a cavallo della valvola cardiaca o altro) sulla base del modello di sistema cardiocircolatorio, ad esempio eseguendo una simulazione che utilizza detto modello.

d. una fase di produzione risultati P4, in cui si emette, mediante i mezzi di uscita 14, detta almeno una grandezza cardiocircolatoria, così che l’operatore sanitario possa consultare detta almeno una grandezza cardiocircolatoria (ad esempio mediante mezzi di visualizzazione in comunicazione con detti mezzi di uscita, come un monitor, una stampante o altro).

Si evidenzia che detta almeno una grandezza cardiocircolatoria comprende almeno un valore di pressione aortica e/o un valore di caduta di pressione a cavallo della valvola aortica e/o una pluralità di valori che definiscono un ciclo pressione-volume del ventricolo sinistro e/o almeno un valore di portata relativo al flusso coronarico.

È comunque possibile per il tecnico del ramo configurare il dispositivo 1 in modo che determini altre grandezze cardiocircolatorie, senza allontanarsi dagli insegnamenti della presente invenzione.

Il modello generato nel corso della fase di generazione modello è un modello matematico del funzionamento del sistema cardiocircolatorio. Tale modello è preferibilmente composto da una serie di sotto-modelli del suddetto sistema che possono modellare un atrio sinistro, una valvola mitrale, un ventricolo sinistro, una valvola aortica, una rete di grandi arterie sistemiche, una rete delle principali arterie

coronarie, un insieme di modelli della rete micro-circolatoria e un modello di interazione piccole/medie coronarie e muscolo miocardico.

I sotto-modelli rappresentanti il ventricolo e l’atrio sinistro, le valvole aortica e mitralica, la circolazione distale e l’interazione tra coronarie e muscolo miocardico sono preferibilmente modelli zero dimensionali, che sfruttano una descrizione matematica dei principali fenomeni che si verificano nel funzionamento del rispettivo componente cardiovascolare. I sotto-modelli rappresentanti le grandi arterie e le arterie coronarie principali sono preferibilmente modelli monodimensionali che descrivono l’interazione fluidostrutturale; in particolare, ciascun sotto-modello delle grandi arterie comprende almeno un vincolo (matematico) che modella almeno una struttura elastica passiva, mentre ciascun modello relativo alle arterie coronarie modella almeno una pressione tempo-variante esercitata dall’esterno verso l’interno dell’arteria ad opera del miocardio durante la sua attività. Più nel dettaglio, il sotto-modello delle grandi arterie può ad esempio modellare la rete delle principali quarantotto grandi arterie assumendo che ciascuna di esse sia un recipiente impermeabile, abbia forma assialsimmetrica, sia vincolata longitudinalmente (longitudinally-tethered) e sia soggetta a deformazioni radiali di piccola entità. Si assume anche che il flusso del sangue che scorre all’interno di ciascuna di dette grandi arterie è considerato laminare e la pressione, P, è considerata uniforme all’interno della sezione trasversale dell’arteria. Inoltre, si assume che il sangue sia un fluido newtoniano, incomprimibile, con densità costante, � , e con viscosità cinematica costante, �. Nel rispetto di queste ipotesi, l'equazione di bilancio unidimensionale della massa e

della quantità di moto è la seguente:

dove x ed r sono rispettivamente le coordinate longitudinali e radiali, t è il tempo, u è la velocità longitudinale, g è l'accelerazione di gravità, e � è l'angolo tra la direzione assiale e quella orizzontale. A e R sono rispettivamente la sezione trasversale ed il raggio dell’arteria, e Q è la portata<che è descritta dalla seguente equazione:>

Il profilo di velocità è preferibilmente modellato come un profilo piatto centrale unito ad uno strato limite di forma parabolica e avente spessore fisso.

L'insieme di equazioni è completato da una relazione costitutiva, che quantifica la deformazione della parete dell’arteria indotta da una variazione di pressione e da un gradiente di velocità di flusso. Assumendo un comportamento della parete arteriosa di tipo viscoelastico, non-lineare e dipendente dal raggio, la relazione costituiva può essere espressa mediante la seguente equazione:

dove i coefficienti Bi (i = 1...5) descrivono le proprietà meccaniche viscoelastiche locali.

Il vincolo di ingresso della rete arteriosa corrisponde al ventricolo sinistro che è modellato da un modello a parametri concentrati tempo-variante di elastanza, come ad esempio quello descritto in Suga, Hiroyuki, e Kiichi Sagawa. "Instantaneous pressure-volume relationships and their ratio

in the excised, supported canine left ventricle." Circulation research 35.1 (1974): 117-126 (DOI: 10.1161/01.RES.35.1.117). Questo modello permette di caratterizzare la contrattilità del ventricolo sinistro mediante quattro parametri: volume massimo e minimo del ventricolo sinistro, frequenza cardiaca e durata dell’attivazione. Questi parametri consentono di adattare una funzione elastanza normalizzata (come ad esempio quella descritta da Westerhof et al. 2010, ISBN 978-1-4419-6363-5) alle condizioni specifiche del soggetto.

Un altro sotto-modello modella la circolazione coronarica (come ad esempio il modello descritto in Mynard, Jonathan P., and Joseph J. Smolich. "Influence of anatomical dominance and hypertension on coronary conduit arterial and microcirculatory flow patterns: a multiscale modeling study." American Journal of Physiology-Heart and Circulatory Physiology 311.1 (2016): H11-H23 (DOI: 10.1152/ajpheart.00997.2015).), dove esistono forze attive sulle pareti arteriose. Questo sotto-modello modella preferibilmente l’accoppiamento tra una rete di arterie superficiali unidimensionali con una descrizione a parametri concentrati dell'interazione tra il miocardio in fase di contrazione ed i volumi di microcircolazione coronarica presenti all’interno delle arterie coronarie. Questa descrizione a parametri concentrati tiene conto della forza attiva generata sia dalla pressione presente nella cavità del ventricolo sinistro che dalla pressione intracellulare indotta dall’accorciamento delle pareti del miocardio.

Le equazioni che descrivono il comportamento di ciascun elemento vengono risolte simultaneamente per riprodurre la naturale interazione tra i suddetti elementi. La risoluzione del sistema di equazioni differenziali alle derivate parziali è preferibilmente effettuata mediante tecniche matematiche che si basano preferibilmente su un’approssimazione nello

spazio/tempo del fenomeno ottenuto mediante una funzione di ordine almeno superiore ad uno.

Opzionalmente, nel corso della fase di determinazione grandezze cardiocircolatorie detta almeno una grandezza cardiocircolatoria può essere determinata anche sulla base di informazioni di selezione che definiscono a quale parte del corpo del soggetto P è relativa detta grandezza circolatoria che deve essere determinata; tali informazioni sono acquisite mediante i mezzi di ingresso 14 nel corso della fase di acquisizione e possono ad esempio essere generate dall’apparato d’utente 2 o da altri mezzi di interfaccia (non illustrati nelle figure allegate) mediante l’interazione da parte dell’utente con un interfaccia grafica e/o di riconoscimento vocale e/o gestuale che permetta di specificare dette informazioni di selezione. Questo permette all’operatore sanitario di ottenere grandezze cardiocircolatorie di interesse diagnostico per differenti parti del sistema cardiocircolatorio del soggetto P; infatti, tali informazioni di selezione permettono ad esempio di specificare se si vuole ottenere una grandezza cardiocircolatoria per il ventricolo sinistro, la valvola aortica, l’aorta, la circolazione coronarica o altro, permettendo così di sfruttare al meglio il modello generato che, per produrre risultati attendibili, deve necessariamente tener contro di tutta una serie di grandezze relative ai diversi componenti del sistema cardiocircolatorio che sono connessi tra loro. Inoltre, questo permette anche di effettuare con una singola fase di acquisizione ed una singola fase di generazione modello una pluralità di stime di grandezze cardiocircolatorie semplicemente variando le informazioni di selezione nel corso della fase di determinazione grandezze, riducendo così anche lo stress a cui è sottoposto il soggetto P.

Come già sopra anticipato, il dispositivo d’utente 2 può

essere configurato per specificare almeno una grandezza antropometrica, preferibilmente mediante un’interfaccia grafica, vocale, gestuale o di altro tipo.

Le grandezze antropometriche specificate comprendono preferibilmente un valore di altezza del soggetto e/o un valore di peso del soggetto e/o un valore rappresentativo dell’età di detto soggetto, poiché l’altezza e il peso consentono di stabilire con un sufficiente livello di precisione le dimensioni dell’aorta e della valvola cardiaca, mentre l’età del soggetto consente di stimare la distribuzione di rigidezza delle arterie con un sufficiente livello di precisione come descritto nelle seguenti pubblicazioni che si considerano parte integrante della presente descrizione: Reference Values for Arterial Stiffness' Collaboration. "Determinants of pulse wave velocity in healthy people and in the presence of cardiovascular risk factors: ‘establishing normal and reference values’." European heart journal 31.19 (2010): 2338-2350 (DOI: 10.1093/eurheartj/ehq211) e Hickson, Stacey S., et al. "The relationship of age with regional aortic stiffness and diameter." JACC: Cardiovascular Imaging 3.12 (2010): 1247-1255 (DOI: 10.1016/j.jcmg.2010.09.016). In particolare, la lunghezza dell’aorta può essere determinata come descritto nella pubblicazione di Smulyan, Harold, et al. "Influence of body height on pulsatile arterial hemodynamic data." Journal of the American College of Cardiology 31.5 (1998): 1103-1109 (DOI: 10.1016/S0735-1097(98)00056-4) che si considera parte integrante della presente descrizione, mentre il diametro come descritto nelle seguenti pubblicazioni che si considerano parte integrante della presente descrizione: Crouse, John R., et al. "Risk factors and segment-specific carotid arterial enlargement in the Atherosclerosis Risk in Communities (ARIC) cohort." Stroke 27.1 (1996): 69-75 (DOI: 10.1161/01.STR.27.1.69) e Davis, Anne, et al. "Diameters of

the normal thoracic aorta measured by cardiovascular magnetic resonance imaging; correlation with gender, body surface area and body mass index." Journal of Cardiovascular Magnetic Resonance 15.1 (2013): E77 (DOI: 10.1186/1532-429X-15-S1-E77). Le dimensioni misurate possono essere confrontate con i dati noti della popolazione residente locale. Attraverso questo confronto si ottengono una serie di grandezze che rappresentano il soggetto P in relazione alla media di una popolazione di riferimento; tali grandezze vengono quindi utilizzate per scalare diametri e lunghezze di una rete cardiocircolatoria media, adattando così tale rete alle caratteristiche del soggetto. Questo perché il dato relativo all’età del soggetto permette l’ottimizzazione dell’utilizzo di una serie di grandezze misurate nel soggetto P; tali grandezze comprendono almeno la distribuzione di rigidità dell’albero arterioso.

Questo permette di generare un modello in grado di produrre in uscita almeno una grandezza cardiocircolatoria (di interesse diagnostico) avente un sufficiente livello di precisione, senza impiegare tecniche invasive.

Come già sopra accennato, il segnale fisiologico può anche comprendere almeno un’immagine di almeno una parte del cuore del soggetto P acquisita mediante l’ecografo 3. Questo consente ai mezzi di elaborazione 11 dell’apparato 1 di essere configurati per determinare (nel corso della fase di generazione modello) un valore di dimensione del ventricolo sinistro sulla base di detta almeno un’immagine, e di generare il modello anche sulla base di detto valore di dimensione del ventricolo sinistro. Ad esempio, detti mezzi di elaborazione 11 possono essere configurati per eseguire una sequenza di istruzioni che implementa un algoritmo di riconoscimento dei bordi (edge detection algorithm) che consente di riconoscere il contorno del ventricolo in detta almeno una immagine,

consentendo così una stima molto accurata del volume (massimo e/o minimo) del ventricolo sinistro del cuore. In questo modo, è possibile stimare (con maggior precisione) le grandezze cardiocircolatorie di un corpo umano in maniere non invasiva, poiché è possibile aumentare l’accuratezza del modello definendo in maniera molto precisa la quantità di sangue che viene pompato per ogni ciclo cardiaco senza la necessità di utilizzare un misuratore di portata posizionato all’interno dell’aorta del soggetto P (in maniera necessariamente intrusiva). In alternativa, tali quantità ventricolari possono essere sostituite da un valore di portata di un flusso a cavallo della valvola aortica, il quale può ad esempio essere misurato mediante un ecocardiografo, una risonanza magnetica o altro.

In alternativa o in combinazione a quanto sopra descritto, il segnale fisiologico può anche comprendere un valore di velocità di propagazione nel sangue di onde di pressione nel sangue; a tale scopo, il misuratore di velocità di propagazione nel sangue 4 oppure i mezzi elaboratori 11 dell'apparato 1 possono essere configurati per determinare la velocità di propagazione sulla base dei segnali generati dai sensori 41,42 quando questi sono rispettivamente posizionati in punti distinti del sistema circolatorio arterioso del soggetto P, come ad esempio sulla pelle del corpo del soggetto P nelle vicinanze della carotide e dell'arteria femorale. Più nel dettaglio, il misuratore di velocità di propagazione nel sangue 4 oppure i mezzi elaboratori 11 possono ad esempio essere configurati per eseguire (nel corso della fase di acquisizione) i seguenti passi:

- determinare una differenza di fase (ossia la distanza temporale) tra un primo picco presente in uno dei segnali rilevati da uno dei sensori 41,42 ed un secondo picco presente nell'altro segnale, dove detti primo e secondo

picco sono relativi allo stesso ciclo cardiaco oppure sono entrambi rilevati dall'inizio di uno stesso battito cardiaco; tali segnali possono rappresentare l'andamento nel tempo della pressione oppure della velocità del flusso sanguinino oppure della distensione delle pareti delle arterie e possono ad esempio essere rilevati mediante tonometria, ecocardiografia, risonanza magnetica o altro;

- determinare almeno un valore di velocità di propagazione nel sangue sulla base di detta differenza di fase e sulla base della distanza (rispetto allo sviluppo spaziale del sistema circolatorio arterioso) tra i due sensori 41,42.

In alternativa a quanto appena descritto e come già accennato in precedenza, detto almeno un valore di velocità di propagazione è determinato, nel corso della fase di acquisizione P1, sulla base di un segnale di velocità rilevato in un singolo punto del sistema circolatorio, ad esempio mediante una risonanza magnetica, un ecocardiografo o altro.

Le informazioni relative alla velocità di propagazione delle onde di pressione nel sangue vengono utilizzate per determinare le proprietà meccaniche delle grandi arterie. Questo permette di arricchire il modello permettendo di stimare con un livello di precisione molto più elevato l’elasticità delle arterie, la quale ha un ruolo importante nel funzionamento dell’apparato cardiocircolatorio. In questo modo, è possibile stimare (con maggior precisione) le grandezze cardiocircolatorie di un corpo umano in maniere non invasiva, poiché è possibile aumentare l’accuratezza del modello.

In alternativa o in combinazione a quanto sopra descritto, il segnale fisiologico può comprendere un segnale elettrocardiografico relativo all’attività elettrica nel tempo del sistema cardiocircolatorio del soggetto P; tale segnale elettrocardiografico può essere generato

dall’elettrocardiografo 5 che comprende una pluralità di elettrodi posizionati in contatto (fisico ed elettrico) con la pelle del soggetto P. Questo consente di configurare i mezzi di elaborazione 11 in modo da calcolare (nel corso della fase di acquisizione) il funzionamento dell’apparato cardiocircolatorio anche sulla base di detto segnale elettrocardiografico, consentendo così di ottenere una misura più precisa; infatti, in particolari condizioni, come ad esempio quando sono presenti delle aritmie cardiache, i mezzi di elaborazione 11 devono tener conto dell’attività elettrica del sistema cardiocircolatorio per riuscire a correlare tra loro i picchi presenti nei segnali rilevati dai sensori 41,42.

In questo modo, è possibile stimare (con maggior precisione) le grandezze cardiocircolatorie di un corpo umano in maniera non invasiva, poiché è possibile aumentare l’accuratezza del modello tenendo conto dell’attività elettrica del sistema cardiocircolatorio del soggetto P.

In alternativa o in combinazione a quanto sopra descritto, il segnale fisiologico può anche comprendere almeno un segnale di pressione periferica relativo all’andamento nel tempo della pressione periferica del soggetto P (come ad esempio un segnale che rappresenta la pressione brachiale), dove detto segnale di pressione periferica può essere generato dal misuratore di pressione periferica 6 che comprende un sensore di pressione (come ad esempio un bracciale per la misurazione della pressione arteriosa) in contatto con una parte esterna del corpo del soggetto P (ad esempio con il braccio del soggetto).

Le informazioni relative alla pressione brachiale permettono di modellare nei modelli periferici le perdite di carico, in modo da consentire una stima molto più accurata delle grandezze cardiocircolatorie di un corpo umano in maniere non invasiva.

Sono ovviamente possibili numerose varianti all’esempio fin qui descritto.

Una seconda forma esecutiva dell’invenzione comprende un apparato simile all’apparato 1 appena sopra descritto, ma avente i mezzi di controllo ed elaborazione configurati per trasmettere le grandezze cardiocircolatorie (risultato dell’elaborazione) mediante i mezzi di comunicazione ad almeno un server (non illustrato nelle figure) compreso in un sistema per stimare grandezze cardiocircolatorie simile al sistema S, in modo che queste grandezze cardiocircolatorie possano essere memorizzate in maniera appropriata (come ad esempio all’interno di una cartella elettronica del soggetto o altro). Più nel dettaglio, detto server comprende mezzi di memoria di massa contenenti almeno una cartella sanitaria elettronica del soggetto, ed è configurato per compiere i seguenti passi:

- ricevere detta almeno una grandezza cardiocircolatoria determinata dall'apparato;

- associare detta almeno una grandezza cardiocircolatoria a detta almeno una cartella sanitaria elettronica, ad esempio creando un record in una tabella di un database che associ detta almeno una grandezza cardiocircolatoria a detta almeno una cartella sanitaria elettronica;

- memorizzare detta almeno una grandezza cardiocircolatoria nei mezzi di memoria di massa.

In questo modo, si rende possibile la condivisione delle grandezze cardiocircolatorie ottenute in maniera non invasiva tra i diversi operatori sanitari, così da evitare vantaggiosamente di ripetere (magari in maniera invasiva) l'esame diagnostico e di personalizzare il monitoraggio del soggetto.

Per abbassare ulteriormente il rischio di dover ripetere l'esame (magari in maniera invasiva), i mezzi di controllo ed elaborazione possono anche essere configurati per trasmettere,

in alternativa o in combinazione a detta almeno una grandezza cardiocircolatoria, il modello di sistema cardiocircolatorio del soggetto a detto almeno un server mediante i mezzi di comunicazione, così che detto server possa memorizzare detto modello assieme alla cartella sanitaria elettronica del soggetto.

Alcune delle possibili varianti sono state descritte sopra, ma è chiaro al tecnico del ramo che, nell'attuazione pratica, esistono anche altre forme di realizzazione, con diversi elementi che possono essere sostituiti da altri tecnicamente equivalenti. La presente invenzione non è dunque limitata agli esempi illustrativi descritti, ma è suscettibile di varie modifiche, perfezionamenti, sostituzioni di parti e di elementi equivalenti senza comportare scostamenti dall'idea inventiva di base, come specificato nelle seguenti rivendicazioni.

Claims (15)

1. RIVENDICAZIONI 1. Metodo per stimare grandezze cardiocircolatorie di un soggetto umano (P), caratterizzato dal fatto di comprendere a. una fase di acquisizione (P1), in cui si acquisisce, mediante mezzi di ingresso (14), almeno una grandezza antropometrica e almeno un segnale fisiologico, b. una fase di generazione modello (P2), in cui si genera, mediante detti mezzi di elaborazione (11), un modello di sistema cardiocircolatorio sulla base di detta almeno una grandezza antropometrica e detto almeno un segnale fisiologico, c. una fase di determinazione grandezze cardiocircolatorie (P3), in cui si determina, mediante detti mezzi di elaborazione (11), almeno una grandezza cardiocircolatoria sulla base di detto modello di sistema cardiocircolatorio, e d. una fase di produzione risultati (P4), in cui si emette, mediante mezzi di uscita (14), detta almeno una grandezza cardiocircolatoria.
2. 2. Metodo secondo la rivendicazione 1, in cui nel corso della fase di acquisizione (P1) si acquisiscono anche, mediante detti mezzi di ingresso (14), informazioni di selezione che definiscono a quale parte di detto soggetto (P) è relativa detta almeno una grandezza circolatoria che deve essere determinata, e dove nel corso della fase di determinazione grandezze cardiocircolatorie (P3) si determina, mediante detti mezzi di elaborazione (11), detta almeno una grandezza cardiocircolatoria anche sulla base di dette informazioni di selezione.
3. 3. Metodo secondo la rivendicazione 1 o 2, in cui detta almeno una grandezza antropometrica comprende un valore di altezza di detto soggetto (P) e/o un valore di peso di detto soggetto (P) e/o un valore rappresentativo dell’età di detto soggetto (P), dove detta almeno una grandezza antropometrica può essere specificata durante la fase di acquisizione mediante un apparato d’utente (2) in comunicazione con i mezzi di ingresso (14).
4. 4. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 3, in cui il segnale fisiologico comprende almeno un’immagine di almeno una parte del cuore del soggetto (P), dove detta immagine può essere acquisita mediante un ecografo (3), e dove nel corso della fase di generazione modello (P2) si determina un valore di dimensione del ventricolo sinistro del cuore del soggetto (P) sulla base di detta almeno un’immagine e si genera detto modello anche sulla base di detto valore di dimensione del ventricolo sinistro.
5. 5. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 4, in cui il segnale fisiologico comprende almeno un valore di velocità di propagazione di onde nel sangue.
6. 6. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detto valore di velocità di propagazione è determinato, nel corso della fase di acquisizione (P1), sulla base della differenza di fase tra un primo picco ed un secondo picco presenti rispettivamente in un primo e in un secondo segnale, dove detti segnali sono relativi allo stesso ciclo cardiaco oppure sono entrambi rilevati partendo dall’inizio di uno stesso battito cardiaco, e dove detti segnali sono rispettivamente rilevati da un primo sensore (41) e da un secondo sensore (42) quando detti sensori (41,42) sono rispettivamente posizionati in punti distinti del sistema circolatorio arterioso del soggetto (P).
7. 7. Metodo secondo la rivendicazione 5, in cui detto valore di velocità di propagazione è determinato, nel corso della fase di acquisizione (P1), sulla base di un segnale di velocità rilevato in un singolo punto del sistema circolatorio.
8. 8. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 7, in cui il segnale fisiologico comprende un segnale elettrocardiografico relativo all’attività elettrica nel tempo del sistema cardiocircolatorio del soggetto (P).
9. 9. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni da 1 a 8, in cui il segnale fisiologico comprende un segnale di pressione periferica relativo all’andamento nel tempo della pressione periferica del soggetto (P).
10. 10. Metodo secondo la rivendicazione 9, in cui il segnale di pressione periferica è relativo all’andamento nel tempo della pressione brachiale del soggetto (P).
11. 11. Metodo secondo una qualunque delle rivendicazioni precedenti, in cui detta almeno una grandezza cardiocircolatoria comprende un valore di pressione aortica e/o un valore di caduta di pressione a cavallo della valvola aortica e/o una pluralità di valori che definiscono un ciclo pressione-volume del ventricolo sinistro e/o almeno un valore di portata relativo al flusso coronarico.
12. 12. Prodotto informatico (computer program product) caricabile nella memoria di un elaboratore elettronico e comprendente una porzione di codice software per attuare le fasi del metodo secondo una qualsiasi delle rivendicazioni da 1 a 11.
13. 13. Apparato (1) per la stima di grandezze<cardiocircolatorie di un soggetto umano (P), comprendente>� mezzi di ingresso e/o uscita (14) atti a comunicare construmenti biomedicali (2,3,4,5,6) e con mezzi di visualizzazione atti a visualizzare le grandezze<cardiocircolatorie, a> � mezzi di controllo ed elaborazione (11) in comunicazione coni mezzi di ingresso e/o uscita (14), caratterizzato dal fatto che i mezzi di controllo ed elaborazione (11) sono configurati per a. acquisire, mediante detti mezzi di ingresso (14), almeno una grandezza antropometrica e almeno un segnale fisiologico, b. generare un modello di sistema cardiocircolatorio sulla base di detta almeno una grandezza antropometrica e detto almeno un segnale fisiologico, c. determinare almeno una grandezza cardiocircolatoria sulla base di detto modello di sistema cardiocircolatorio, ed d. emettere, mediante detti mezzi di uscita (14), detta almeno una grandezza cardiocircolatoria.
14. 14. Apparato secondo la rivendicazione 13, comprendente anche mezzi di comunicazione per comunicare con almeno un server, dove i mezzi di controllo ed elaborazione sono anche configurati per trasmettere, mediante detti mezzi di comunicazione, detta almeno una grandezza cardiocircolatoria e/o detto modello di sistema cardiocircolatorio a detto server.
15. 15. Sistema per stimare grandezze cardiocircolatorie,<comprendente> <� un apparato secondo la rivendicazione 14, e> � un server in comunicazione con detto apparato e comprendentemezzi di memoria di massa contenenti almeno una cartella sanitaria elettronica di detto soggetto (P), dove detto server è configurato per o ricevere detta almeno una grandezza cardiocircolatoria e/o detto modello di sistema cardiocircolatorio determinato da detto apparato, o associare a detta almeno una cartella sanitaria elettronica detta almeno una grandezza cardiocircolatoria e/o detto modello di sistema cardiocircolatorio, e o memorizzare detta almeno una grandezza cardiocircolatoria e/o detto modello di sistema cardiocircolatorio nei mezzi di memoria di massa.