A. MECCANICA RESPIRATORIA: Questa linea di ricerca, inizialmente
finanziata nell'ambito del progetto PRIN 2005, si propone di
studiare la meccanica respiratoria di soggetti in condizione
patologica sottoposti a ventilazione artificiale. B.EMODIALISI
PROFILATA: Questa ricerca, sviluppata nell'ambito di un contratto
pluriennale di ricerca con la Bellco S.p.A di Mirandola (MO), si
propone di individuare le manovre sugli ingressi oggi manipolabili
(concentrazione di sodio nel dialisato e ultrafiltrazione) che
limitino i fenomeni di ipotensione durante la seduta di emodialisi
mantenendo, nei limiti del possibile, i target terapeutici della
seduta dialitica. C. MONITORAGGIO E CONTROLLO IN EMODIALISI. Questa
ricerca, sviluppata nell'ambito di un contratto pluriennale di
ricerca con la Bellco S.p.A di Mirandola (MO), si propone la
realizzazione di un sistema di controllo della pressione arteriosa
durante emodialisi e, in prospettiva, di un sistema di biofeedback,
per il controllo della pressione ad anello chiuso, a partire dalle
misure disponibili nella macchina per emodialisi.
A. MECCANICA RESPIRATORIA. Per conoscere lo stato del paziente
sottoposto a ventilazione forzata e per valutare l'adeguatezza del
trattamento terapeutico/ventilatorio è necessario quantificare la
funzionalità respiratoria complessiva. A questo scopo occorre
garantire la qualità dei dati misurati, definire appropriati
modelli del sistema respiratorio e progettare efficienti algoritmi
per la stima dei parametri. Tuttavia, nelle patologie croniche
ostruttive (COPD, che, nei paesi occidentali, oggi è la quarta
causa di morte), caratterizzate dalla limitazione del flusso
espiratorio (EFL) queste tecniche presentano ancora importanti
limiti, probabilmente per la presenza di meccanismi con accentuate
non-linearità.. L'approccio modellistico si è dimostrato
particolarmente utile nello studio della EFL, chiarendo che
esistono due principali meccanismi coinvolti nel fenomeno: il
meccanismo della “wave-speed”, predominante a volumi medi e alti, e
il meccanismo “viscoso”, predominante a volumi bassi. Negli ultimi
anni sono stati proposti diversi modelli matematici che incorporano
questi meccanismi al fine di descrivere espirazioni forzate in
condizioni quasi statiche. Quest'ultima ipotesi, tuttavia,
rappresenta un limite notevole quando si vuole simulare un
esperimento dinamico come ad esempio una manovra per determinare la
presenza di flusso limitazione durante la ventilazione meccanica.
Appare quindi importante riuscire a realizzare un modello che sia
allo stesso tempo non lineare e dinamico. Questa linea di ricerca
si propone di studiare la meccanica respiratoria di soggetti
sottoposti a ventilazione artificiale ed è orientato all'analisi di
situazioni patologiche, quali la COPD. Data la difficoltà di
realizzare studi sperimentali in pazienti COPD durante ventilazione
meccanica, un approccio modellistico può risultare molto
conveniente, soprattutto se si impiegano modelli dinamici
dell'albero tracheobronchiale in grado di tenere conto delle
principali caratteristiche morfometriche e meccaniche del sistema.
I principali obiettivi della ricerca possono essere riassunti come
segue. 1) Valutazione dei meccanismi che producono l'insorgere
della flusso limitazione e studio della sua progressione durante
l'evolversi di una patologia ostruttiva. 2) Analisi degli effetti
della non omogeneità dei polmoni sulla flusso limitazione. B.
EMODIALISI PROFILATA. L'Emilia-Romagna ha una presenza
industriale consistente, competitiva e orientata all'esportazione
nel campo degli Organi Artificiali, in particolare, delle macchine
per emodialisi. Essendo il mantenimento dell'attuale vantaggio
competitivo legato, principalmente, alla capacità di sviluppare
prodotti innovativi nell'interazione sistema terapeutico-paziente,
non stupisce che da tempo siano in atto collaborazioni tra il
gruppo di ricerca di bioingegneria del DEIS e gruppi di R&S
industriali su progetti volti allo sviluppo di sistemi innovativi
di monitoraggio. In tale contesto, la presente ricerca si propone,
a partire da modelli della cinetica dei soluti in emodialisi, di
individuare le manovre sugli ingressi manipolabili (concentrazione
di sodio nel dialisato e ultrafiltrazione) che limitino i fenomeni
di ipotensione durante la seduta di emodialisi mantenendo, nei
limiti del possibile, i target terapeutici della seduta dialitica.
A tale scopo, sarà utilizzato il segnale di conducibilità
dell'ultrafiltrato, misurato attraverso uno specifico sensore,
disponibile sulla macchina utilizzata. I principali obiettivi della
ricerca possono essere riassunti come segue: 1) Analisi della
conducibilità nell'ultrafiltrato e suo utilizzo per la valutazione
di parametri clinici; 2) Studio e implementazione di un algoritmo
di ricalcolo del profilo di sodio nel dializzato durante l'intero
trattamento. C. MONITORAGGIO E CONTROLLO IN EMODIALISI. La presente
ricerca si propone la realizzazione di un sistema di controllo
della pressione arteriosa durante emodialisi, basato su un modello
interpretativo dei segnali attualmente misurati sulle recenti
macchine per emodialisi: la pressione arteriosa sistemica, la
frequenza cardiaca, l'ematocrito, la saturazione di ossigeno, la
temperatura ematica. Mediante tale modello ci si propone di
individuare le manovre sugli ingressi manipolabili, in grado di
regolar la pressione arteriosa, limitando i fenomeni di ipotensione
e mantenendo i target terapeutici della seduta dialitica. In
prospettiva, il modello potrà essere utilizzato all'interno di un
sistema di biofeedback, per il controllo della pressione ad anello
chiuso, a partire dalle misure disponibili nea macchina per
emodialisi. I principali obiettivi della ricerca possono essere
riassunti come segue: 1) Formulazione di un modello matematico del
controllo nervoso della pressione arteriosa, sua implementazione e
sua validazione con dati sperimentali; 2) Analisi di sensitività
sui parametri del modello e simulazione di alterazioni negli
ingressi manipolabili, per individuare il ruolo dei
parametri/ingressi nel controllo della pressione.
