Individuare le aritmie

Individuare le aritmie

Gli elettrocardiogrammi sono ottimi per distinguere le disfunzioni cardiache una dall’altra ma non sono adatti (o comunque scomodi) da utilizzare per la ricerca delle aritmie.

Elettrocardiogrammi e aritmie

Per fare un esame ECG  si devono utilizzare dodici “derivazioni”. Ogni derivazione visualizza la tensione differenziale tra una coppia di elettrodi. Servono quindi dieci elettrodi, sei posizionati sul torace e quattro su gambe e braccia. La preparazione è complessa, si deve pulire la pelle con alcool, applicare molti fili ed elettrodi adesivi con una pasta conduttiva.

La preparazione richiede molti minuti, più quasi altrettanto tempo per togliere gli elettrodi e rivestirsi.

Ma le aritmie richiedono di essere “colte sul fatto” e non molti minuti dopo. Nemmeno mettere il paziente a letto, collegato all’ECG per qualche giorno può bastare perché le aritmie sono dispettose, potrebbero non verificarsi per mesi, iniziare improvvisamente e durare solo pochi minuti. Sono difficoltà reali, tanto che per risolverle si arriva a impiantare un sensore sottopelle, collegato via radio a una centralina posizionata vicino al letto (a casa), e inviare i dati via telefono al sistema sanitario nazionale.

Differenze tra i segnali ECG e OCG

Per la ricerca delle aritmie l’unico dato che ci interessa è il tempo che intercorre tra un impulso e il successivo. Per cui si possono utilizzare comodi sensori ottici che non richiedono preparazione al posto dei sensori classici per ECG.

OCG (Optical Cardio Grapy) (Nota 1) – I sensori ottici sono comodi per frequenti test da fare a casa propria e cogliere le aritmie nel momento in cui avvengono. Il sensore e lo speciale amplificatore da noi progettati producono un segnale quasi costante anche variando di molto le caratteristiche del paziente (pressione del sangue, posizionamento del sensore e spessore del tessuto biologico). I sensori simili che si trovano in rete ne sono invece influenzati. Con soggetti che hanno la pressione bassa producono un segnale così debole e disturbato da rendere impossibile il controllo delle aritmie.

ECG (Electro Cardio Graphy) – I classici amplificatori differenziali per ECG che sono più scomodi da usare (Nota 2). Questi sensori richiedono elettrodi speciali con pasta conduttiva e una preparazione della pelle con alcool e cotone. Il preamplificatore richiede componenti speciali quindi non può essere costruito fai da te. E pur con tutte queste cure il sistema è molto sensibile ai movimenti, per cui si deve stare fermi per non disturbare le registrazioni.

(Nota 1) Il nome esatto per la rilevazione ottica sarebbe “photoplethysmography” ma è difficile da ricordare e anche mal composto. Dato che si rilevano variazioni ottiche invece che elettriche, l’equivalente di “Electro” non è “PhotoPlethysmo” ma “Optical” e quindi noi lo chiameremo OCG.

(Nota 2) L’unico vantaggio dei sensori ECG rispetto a quelli ottici è di poter vedere la attività elettrica del cuore ma per fare questo una derivazione non basta, se ne devono utilizzare dodici. Servono quindi dieci elettrodi, sei posizionati sul torace e quattro su gambe e braccia. La preparazione richiede molti minuti, più quasi altrettanto tempo per togliere gli elettrodi e rivestirsi. Quindi questo sistema è inadatto per controllare le aritmie. Le aritmie richiedono di essere “colte sul fatto” e non molti minuti dopo. Nemmeno mettere il paziente a letto, collegato con fili all’ECG per qualche giorno può bastare perché le aritmie sono dispettose, potrebbero non verificarsi per mesi e poi iniziare all’improvviso e durare pochi minuti. Sono difficoltà reali, tanto che per risolverle si arriva a impiantare un sensore sottopelle collegato via radio a una centralina posizionata vicino al letto (a casa) e inviare i dati via telefono al sistema sanitario nazionale.

La applicazione Theremino ECG

Questa applicazione visualizza e registra i tracciati della frequenza cardiaca. Non è un sostituto dei visualizzatori ECG, ma una applicazione specifica per evidenziare la variazioni di frequenza e le aritmie. Quindi si analizza una sola derivazione e si utilizzano due speciali grafici che non sono presenti negli ECG classici. Il primo mostra le variazioni di frequenza nel tempo e il secondo evidenzia le aritmie mostrando la correlazione del segnale con se stesso spostato nel tempo.

In questo video di YouTube si può vedere la applicazione in funzione. Per maggiori informazioni sulla applicazione e per scaricare un file ZIP che contiene l’intero progetto, compresi i sorgenti in Open Source, cliccare su questo collegamento.

Si può anche misurare la saturazione?

Per misurare la saturazione servirebbero sensori a due canali, con LED e fototransistor a diverse lunghezze d’onda. E anche il preamplificatore sarebbe più complesso. Per avere un minimo di precisione la posizione meccanica del led dovrebbe essere precisa e quindi il sensore sarebbe difficile da costruire con tecniche artigianali. E infine, la curva di taratura sarebbe dipendente dalla costruzione meccanica. Per cui si dovrebbe disporre di strumenti di precisione e fare una taratura per confronto.

Per la saturazione del sangue esistono comodi apparecchietti da mettere sul dito (vedere questa pagina) che costano anche meno di nove euro su eBay pile spedizione compresi.

Ma questi apparecchi non sono adatti a registrare grafici e esplorarli nel tempo. Inoltre hanno una precisione appena sufficiente e in molti casi inadeguata (anche oltre il +/-3% di errore) pur essendo costruiti nel modo migliore possibile. Copiandoli otterremmo risultati sicuramente peggiori e quindi lavoreremmo molto per ottenere una precisione così scarsa da essere del tutto inutile.

Ma noi cerchiamo le aritmie, un compito non coperto dagli apparecchi commerciali (sia misuratori di saturazione che ECG classici). e abbiamo quindi progettato un sensore particolare che è semplice ma che ottiene la massima uniformità di misura, anche con persone che hanno caratteristiche molto diverse tra loro.