Come i sensori hanno rivoluzionato l'assistenza sanitaria a distanza

Da sempre il settore medico ha fatto affidamento su metodi di test analogici manuali per la valutazione diagnostica dei pazienti. Tuttavia, grazie alle incredibili innovazioni nel campo della salute digitale, in termini di elettronica e tecnologia dei sensori, sono state utilizzate sempre più spesso metodologie nuove e più accurate. La tecnologia dei sensori, uno dei tanti componenti dei nuovi dispositivi di monitoraggio remoto dei pazienti, ha registrato una crescita sostanziale nel settore medico.

Come i dispositivi di monitoraggio remoto dei pazienti stanno rivoluzionando la salute digitale

Sebbene le tecnologie di comunicazione e di calcolo siano altrettanto importanti per il funzionamento di questi strumenti diagnostici elettronici, la tecnologia dei sensori medici è stata sviluppata appositamente per soluzioni di assistenza sanitaria compatte e da remoto. Questo articolo prende in esame le tecnologie di sensori più comuni nei sistemi di diagnostica elettronica e di assistenza sanitaria da remoto per comprendere meglio il ruolo fondamentale che ricoprono queste tecnologie di sensori nella salute umana al giorno d'oggi.

Monitor di pressione sanguigna

A tutti noi è capitato di misurare la pressione sanguigna manualmente con un bracciale e uno stetoscopio. Per farlo, sono necessarie notevoli competenze e il margine di errore umano è ampio. I moderni misuratori di pressione sanguigna utilizzano sensori costruiti appositamente per misurare con precisione la pressione sanguigna del paziente con una risoluzione di gran lunga superiore anche a quella del medico più preparato. Questi sensori di pressione ad alta precisione sono progettati e realizzati appositamente per essere sensibili alle pressioni entro i limiti del sangue, che vanno da 0 a 200 mmHg, a seconda della pressione sistolica e diastolica del paziente. Oggi i pazienti possono misurare e registrare i valori della propria pressione sanguigna nel corso della giornata e condividere virtualmente questi dati con i loro medici curanti per fornire ulteriori informazioni sui dati biologici del paziente.

Livelli di glucosio nel sangue

I livelli di zucchero nel sangue sono di fondamentale importanza per la salute generale del corpo. Le persone affette da diabete hanno difficoltà ad autoregolare i livelli di zucchero nel sangue e devono monitorare i livelli di glucosio nel corso della giornata. A metà del XX secolo i livelli di zucchero nel sangue potevano essere testati solo utilizzando sostanze chimiche sensibili allo zucchero nel sangue e un piccolo kit da laboratorio; ciò rendeva l'automonitoraggio dei livelli di glucosio nel sangue una sfida. Oggi i moderni sistemi di misurazione della glicemia sono tascabili ed estremamente portatili. Con una piccola puntura sul dito, i pazienti possono monitorare i propri livelli di glucosio nel sangue ovunque e in pochi minuti.

Ancora più incredibili sono forse i monitor per la glicemia indossabili in grado di leggere i livelli di glucosio nel sangue in qualsiasi momento senza pungere il dito. I monitor continui del glucosio (CGM) sono costituiti da un'elettronica di dimensioni ridottissime e da un piccolo ago che può essere impiantato in modo semipermanente sul paziente. Questo sistema di sensori rileva continuamente i livelli di glucosio nel sangue, quindi trasmette i dati a un dispositivo di monitoraggio vicino, in modo che il paziente possa verificare continuamente i propri livelli di glucosio nel sangue su richiesta.

Questi dispositivi sono spesso dotati di allarmi che aiutano il paziente a comprendere quando la glicemia si avvicina a livelli pericolosi, anche se non la sta monitorando attivamente. Alcuni sistemi CGM dispongono anche di micro-pompe in grado di somministrare automaticamente l'insulina basale, agendo come un pancreas artificiale per regolare automaticamente il livello di glucosio nel sangue durante la giornata.

I sensori per il monitoraggio della pressione sanguigna sono sensori di corrente altamente precisi e progettati appositamente per misurare i livelli di glucosio ossidasi del sangue esposto a enzimi di reazione specifici per l'applicazione. Queste tecnologie di sensori sono spesso combinazioni proprietarie di sistemi chimici ed elettrici che funzionano insieme per creare dati sulla glicemia in tempo reale.

Livelli di ossigeno nel sangue

Uno degli elementi più critici per la sopravvivenza umana è l'ossigeno. In particolare, l'ossigeno facilita la fosforilazione ossidativa nella membrana mitocondriale durante la catena di trasporto degli elettroni della respirazione cellulare. Senza ossigeno, le cellule di tutto il corpo non sono in grado di funzionare. Per questo motivo, i livelli di ossigeno nel sangue sono essenziali per la salute umana. Alcuni pazienti, come quelli affetti da malattie respiratorie o ematologiche, possono essere soggetti a bassi livelli di ossigeno nel sangue, che risultano immediatamente pericolosi per la vita del paziente.

I livelli di ossigeno nel sangue possono essere monitorati a distanza con appositi monitor, spesso chiamati pulsossimetri, in grado di monitorare contemporaneamente il polso e i livelli di ossigeno del paziente. Questi monitor vengono posizionati sul dito del paziente. Una luce di frequenza specifica viene fatta passare sul polpastrello del paziente e una serie di fotodiodi (sensori di luce) rileva questa luce sull'altro lato del dito del paziente.

L'analisi delle frequenze luminose visualizzate può determinare la percentuale di ossigeno nell'emoglobina del paziente, poiché la luce rilevata varia in relazione ai livelli di assorbimento dell'ossigeno nel sangue.

Monitoraggio ECG/EKG

Gli elettrocardiogrammi (ECG), o EKG in base alla parola tedesca "elektrokardiogramm", sono la misura dei modelli di ritmo cardiaco tracciati nel tempo. Per i pazienti affetti da patologie cardiache o neurologiche è possibile utilizzare il monitoraggio ECG da remoto per rilevare anomalie nel comportamento cardiaco e fornire informazioni sul funzionamento del cuore del paziente.

Gli ECG utilizzano elettrodi speciali che vengono applicati al paziente e monitorano direttamente i segnali elettrici generati durante il movimento del cuore. Questi elettrodi speciali utilizzano sensori di estremità frontale analogica (AFE, Analog Front End) per rilevare le tracce dei segnali elettrici generati dal cuore. La misurazione diretta di questi segnali può tracciare con precisione la funzionalità e il comportamento del cuore. Inoltre, alcuni moderni smartwatch indossabili possono anche tracciare indirettamente gli schemi cardio-ritmici monitorando il polso e rilevandone le irregolarità nel tempo.

Innovazione del monitoraggio da remoto dei pazienti nella salute digitale

Le tecnologie di salute digitale stanno rivoluzionando l'accuratezza e la coerenza dell'assistenza ai pazienti in tutto il mondo. Insider Intelligence stima che oltre il 25% dei pazienti sanitari negli Stati Uniti utilizzerà dispositivi per il monitoraggio da remoto entro il 2025 e che tale percentuale è destinata ad aumentare nei prossimi decenni. I sensori specializzati, come quelli di pressione, corrente, luce ed elettronici discussi in questo articolo, funzioano con i sistemi chimici e biologici del corpo per fornire informazioni mai registrate prima sulla salute del paziente. Queste informazioni possono aiutare a prevenire l'insorgere di episodi di salute critici, a ridurre il tempo di diagnosi e a migliorare la qualità di vita del paziente.

La salute digitale, grazie alla fusione dei settori medico e tecnologico, continuerà a contribuire al progresso dell'assistenza sanitaria per molte generazioni a venire.


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