Gli ultimi studi fatti nel campo dei dispositivi di sensing indossabili per il monitoraggio continuo da remoto prospettano un futuro molto ricco per quanto riguarda la loro applicazione nell¿ambito della sanità digitale. Ci muoviamo nel campo del Health 4.0, ambito medico della quarta rivoluzione industriale nota come Industry 4.0. Grazie all¿evoluzione delle tecnologie microelettroniche, dei sensori, delle tecniche di processing e delle tecnologie per Internet of Things (IoT) sarà possibile monitorare continuamente i pazienti senza che si muovano da casa, permettendo al medico di analizzare i risultati direttamente da remoto e di conservare tutte le informazioni in un¿agenda elettronica di ciascun paziente. Scopo di questo progetto di ricerca è applicare, in collaborazione con STMicroelectronics e il Policlinico Umberto I, la visione di Health 4.0 ai disturbi del sonno, in particolare alle apnee notturne. Scelta dell¿hardware, scrittura del firmware e processing dei segnali sono i tre step chiave di questa attività, che riguarda la continuazione di un progetto già avviato con STMicroelectronics sulla detection di apnee notturne (SAHS) mediante un sistema indossabile sul naso, il cui hardware in parte funziona, ma che presenta ancora ampi spazi di miglioramenti. Il dispositivo è già stato provato su due pazienti ricoverati presso il Policlinico Umberto I di Roma. Il valore di tale oggetto, se ultimato, sarebbe estremamente elevato, perché fornirebbe uno screening e un monitoraggio della patologia senza che il paziente debba muoversi da casa e senza l¿utilizzo dell¿ingombrante apparecchiatura della polisonnografia.
Nessun sistema di sensori tra quelli in letteratura, fatta eccezione per quelli ingombranti che utilizzano ECG oppure tracker di movimento per addome o torace, è in grado di classificare il fenotipo di apnea. Uno dei segnali utilizzati per riconoscere apnee con gli indossabili è il segnale di fotopletismografia (PPG). La PPG è una tecnica ottica in grado di valutare le variazioni di volume nei vasi sanguigni arteriosi ed è molto utilizzata in ambito clinico: viene acquisita tramite sensori di ossimetria, apparecchi in grado di monitorare l¿ossigenazione del sangue. Un sensore PPG utilizza pochi semplici dispositivi optoelettronici: è necessaria una fonte di luce, spesso rossa o infrarossa, per illuminare i tessuti, mentre un fotorilevatore monitora il segnale riflesso (o trasmesso) per visualizzare le variazioni volumetriche nei vasi sanguigni.
Una delle principali funzioni di un segnale PPG è permettere il calcolo della saturazione di ossigeno nel sangue, ovvero il parametro di ¿SpO¿_2. Questo parametro è utilizzato per la detection delle apnee, in quanto ne causano una riduzione e tramite esso possono essere identificate.
Ciò vuol dire che la PPG, presa singolarmente, non è mai stata utilizzata come segnale per la detection, ma solo come fonte di un altro segnale necessario, ma non sufficiente, allo scopo. Morfea è, invece, già in grado di detectare gli eventi di apnea con una sensitivity dell¿88% e una precision del 92%, utilizzando solo ed esclusivamente i segnali di PPG rossa e infrarossa. La chiave di questo risultato è il posizionamento del dispositivo sul naso: grazie alla modulazione fornita dall¿attività respiratoria, le apnee sono evidenti già sul solo segnale di PPG. Oltre a questo, il dispositivo in questione monta un accelerometro a tre assi, grazie al quale è possibile distinguere la diversa intensità di movimento che contraddistingue un¿apnea centrale da una ostruttiva.
Questa metodologia di identificazione fa si che non ci sia bisogno di ECG, ¿SpO¿_2 o, in generale, di cavi e attrezzatura scomoda e ingombrante. E¿ sufficiente una board di dimensioni ridotte e assolutamente non invasiva disposta sul naso, con la trasmissione dei dati resa completamente wireless grazie al bluetooth.