Il monitor portatile del respiro rileva rapidamente malattie polmonari pericolose per la vita
Gli scienziati hanno sviluppato un analizzatore portatile del respiro in grado di rilevare con precisione e rapidità la sindrome da distress respiratorio acuto (ARDS). Il dispositivo promette di aumentare i tassi di sopravvivenza e ridurre i costi sanitari per le persone con la condizione polmonare potenzialmente pericolosa per la vita.
Il team descrive lo sviluppo e il test della nuova tecnologia compatta, che ha all'incirca le dimensioni di una scatola da scarpe, in un documento che compare nella rivista Chimica analitica e bioanalitica.
La diagnosi tempestiva e il monitoraggio dell'ARDS sono molto impegnativi perché la condizione può alterarsi e progredire rapidamente e ha diverse possibili cause.
"Gli strumenti di previsione ARDS più comunemente usati sono corretti solo circa il 18% delle volte", afferma l'autore dello studio co-senior Xudong Fan, professore di ingegneria biomedica presso l'Università del Michigan, ad Ann Arbor.
Al contrario, lui ei suoi colleghi hanno dimostrato che l'analizzatore del respiro portatile completamente automatizzato può diagnosticare l'ARDS con una precisione che sfiora il 90% in circa 30 minuti.
I ricercatori hanno testato la tecnologia su 48 volontari che stavano ricevendo cure presso l'ospedale dell'Università del Michigan. Dei volontari, 21 avevano ARDS e gli altri servivano come controlli.
"Abbiamo scoperto", spiega il prof. Fan, "che se il nostro dispositivo ci dice che il paziente è positivo per ARDS, è molto probabile che sia positivo".
Strumento di diagnostica e monitoraggio
La tecnologia nel dispositivo utilizza la gascromatografia per analizzare quasi 100 molecole nel respiro esalato. Cattura un campione di respiro attraverso un tubo che si collega alla porta di espirazione di un ventilatore meccanico.
I risultati dell'analisi consentono ai medici non solo di testare l'ARDS, ma anche di determinare lo stato di avanzamento della condizione. Il dispositivo può anche monitorare i progressi del trattamento dopo la diagnosi.
"Siamo in grado di rilevare l'inizio e il miglioramento della condizione prima che si verifichino i tradizionali cambiamenti nei raggi X e negli esami del sangue", spiega il prof. Fan.
La maggior parte delle persone che sviluppano ARDS sono in ospedale, ricevendo cure per altre condizioni di salute.
È raro che l'ARDS si sviluppi al di fuori dell'ospedale; quando ciò accade, è molto probabile che la persona abbia già una polmonite grave o una condizione grave simile.
Secondo le informazioni sul presente studio del National Institutes of Health (NIH), circa 200.000 persone sviluppano ARDS e 74.000 muoiono di questa condizione ogni anno negli Stati Uniti.
Polmonite, sepsi, traumi e aspirazione sono tra le cause dell'ARDS. Questi causano l'infiammazione dei polmoni e il riempimento di liquido. Il fluido ostruisce le minuscole sacche d'aria dei polmoni, attraverso le quali l'ossigeno passa nel sangue e l'anidride carbonica ne esce.
Le persone con ARDS di solito richiedono un trattamento di terapia intensiva e il supporto di ventilatori meccanici fino a quando i loro polmoni non guariscono.
Tuttavia, molti di coloro che sopravvivono all'ARDS lottano per tornare alle loro normali attività perché la loro funzione polmonare rimane scarsa.
Rilevamento e monitoraggio precedenti
Rilevare l'ARDS prima è la chiave per migliorare le possibilità e la qualità del recupero.
"La nostra capacità di migliorare i risultati con l'ARDS", afferma Kevin R. Ward, co-autore senior dello studio, professore di medicina d'urgenza e ingegneria biomedica presso l'Università del Michigan, "è stata sostanzialmente bloccata dalla mancanza di tecnologie in grado di diagnosticare precocemente la malattia e monitorarne i progressi ".
L'attuale metodo per diagnosticare l'ARDS si basa sui raggi X del torace, che sono costosi e comportano l'esposizione alle radiazioni, e sugli esami del sangue, che sono invasivi.
Queste procedure richiedono ore per produrre risultati e i medici devono ripeterle per monitorare i progressi. Al loro meglio, possono solo mostrare come la condizione fosse precedente; non lo seguono in tempo reale.
"Tutti i nostri metodi attuali ci portano a trattare la malattia troppo tardi o a non avere informazioni che ci dicono se le nostre terapie stanno facendo la differenza abbastanza presto", spiega il prof. Ward.
"Utilizzando il respiro espirato, la tecnologia che abbiamo sviluppato risolve entrambi i problemi e apre significative opportunità per permetterci di trattare prima e di sviluppare una serie di terapie di medicina di precisione per l'ARDS".
Prof. Kevin R. Ward
Il team prevede opportunità per sviluppare la tecnologia per una diagnosi più rapida e un migliore monitoraggio di molte altre condizioni infiammatorie che colpiscono i polmoni o il sangue, come polmonite, asma e sepsi.
