Un poligrafo abbastanza compatto da stare comodamente sul torace di un neonato. E’ abbastanza potente da tracciare in tempo reale una miriade di parametri fisiologicie trasmettere le informazioni via senza fili perché vengono analizzate con l’aiuto dell’intelligenza artificiale. È la nuova invenzione che arriva dai laboratori della Università nordoccidentale: un poligrafo intelligente pensato per monitorare l’insorgenza dello stress e la qualità del sonno dei neonati (ma funziona anche sugli adulti), descritto di recente sulle pagine di Progressi della scienza.
Un sensore “gentile”
Il progetto nasce dall’esigenza di monitorare i pazienti più fragilicome quelli dei reparti di terapia intensiva neonatalesenza l’ingombro di cavi e sensori invasivi che possono danneggiarla pelle sensibile di un neonato pretermine o limita il contatto fisico con i genitori. La richiesta che arrivava dai pediatri del Children’s Hospital di Chicagoche hanno collaborato con gli ingegneri della Northwestern University nello sviluppo del dispositivo, era di avere qualcosa con cui identificare lo stress nei loro piccoli pazienti, un compito che di norma è affidato all’acume del personale sanitario e che, per questo, è difficile da valutare oggettivamente.
Per riuscirci, il team ha deciso di ispirarsi al funzionamento del poligrafola cosiddetta macchina della verità, che misura simultaneamente una moltitudine di risposte fisiologiche per identificare lo stress e il disagio che accompagnano una bugia. E di tradurre questo approccio in un formato più moderno: digitale e miniaturizzato.
Il nuovo poligrafo
Il risultato è una sottile cerotto in siliconemorbido e flessibile, che aderisce alla pelle senza necessità di adesivi aggressivi. Al suo interno è integrata una serie di sensori miniaturizzati in grado di rilevare l’elettrocardiogramma (Ecg)la frequenza respiratoria, la temperatura corporea e l’attività elettrodermica. Quest’ultimo parametro, tipico del poligrafo, misura le variazioni della conduttanza cutanea dovuto alla micro-sudorazione, un indicatore diretto dell’attivazione del sistema nervoso simpatico legata allo stress. Il dispositivo contiene anche un sensore di movimento e un microfono per monitorarlo segnali meccanici e acustici del respiro e del battito cardiaco, e sensori per la temperatura che possono valutare la circolazione sanguigna superficiale.
La trasmissione dei dati avviene tramite protocolli wireless a basso consumo, eliminando la necessità di batterie pesanti grazie a un sistema di alimentazione a induzione. La vera innovazione risiede però nell’integrazione dei dati raccolti con algoritmi di apprendimento automatico: il software analizza le correlazioni tra i diversi parametri per distingueread esempio, tra un normale pianto dovuto alla fama e una reale condizione di sofferenza fisiologica o mancanza di sonno profondo.
Provo sul campo
La validazione del sistema è avvenuto attraverso una serie di test comparativi condotti sia su volontari adulti che in contesti clinici neonatali. I ricercatori hanno confrontato i dati raccolti dal mini-poligrafo con quelli dei macchinari ospedalieri standard e con un poligrafo tradizionale. I risultati hanno mostrato una precisione equivalente ai dispositivi commerciali in un test in cui è stato utilizzato come macchina della verità, e un’elevata efficacia nel riconoscere lo stress, sia negli adulti che nei neonati.
