Sistemi e tecniche di monitoraggio per la valutazione della volemia e delle funzioni cardiovascolari

The present thesis addresses the critical issue of volemic status management and cardiovascular function monitoring, a field that—despite technological advancements—remains one of the most significant diagnostic and therapeutic challenges in clinical practice. An inaccurate assessment of the actual fluid balance represents a costly error, exposing patients to the risks of hypovolemia or hypervolemia, conditions that can severely compromise clinical outcomes and worsen prognosis, particularly in individuals affected by heart failure, sepsis, or those admitted to intensive care units (ICUs). The primary objective of this research was to conduct a systematic and critical literature review on the main systems and techniques currently available for non-invasive monitoring of volemia and hemodynamics. The adopted methodology rigorously followed the PICO protocol, enabling the identification and analysis of the most up-to-date and relevant scientific literature. The thesis devotes significant attention to the fundamentals of cardiovascular physiology, which are essential for understanding the meaning of each monitoring index and the complex interaction between the heart, vasculature, and blood volume. The analysis of the collected data highlights a clear evolution from more invasive and intermittent methodologies toward non-invasive and real-time techniques. The operational principles and clinical applications of several tools are explored in depth, including Bioimpedance Spectroscopy (BIS), which estimates body composition and fluid retention; Lung Ultrasound (LUS), which rapidly assesses the degree of pulmonary congestion; and the Plasma Volume Index (PVI), which assists in predicting the risk of hypovolemia. Ultimately, this study concludes that, to date, there is no single “magic indicator” capable of providing a complete and definitive assessment of a patient’s hemodynamic status. The cornerstone of optimal fluid management lies in a multiparametric approach. Only by integrating data from multiple sources—ranging from biomarkers to ultrasound parameters, and values obtained from non-invasive monitoring techniques—is it possible to construct a robust and dynamic clinical picture. This integrated approach is essential for making personalized therapeutic decisions aimed at restoring and maintaining normovolemia, while minimizing complications.

Il presente lavoro di tesi affronta il tema critico della gestione dello stato volemico e del monitoraggio delle funzioni cardiovascolari, un campo che, nonostante i progressi tecnologici, resta una delle sfide diagnostiche e terapeutiche più significative in ambito clinico. Una valutazione imprecisa del reale bilancio dei fluidi corporei, infatti, è un errore che si paga caro, esponendo i pazienti a rischi di ipo- o ipervolemia, condizioni che possono compromettere gravemente l'esito clinico e peggiorare la prognosi, in particolare nei soggetti affetti da scompenso cardiaco, sepsi o ricoverati in terapia intensiva. L'obiettivo primario di questa ricerca è stato quello di condurre una revisione bibliografica sistematica e critica sui principali sistemi e sulle tecniche attualmente disponibili per il monitoraggio non invasivo della volemia e dell'emodinamica. La metodologia adottata ha seguito rigorosamente il protocollo PICO, permettendo l'identificazione e l'analisi della letteratura più aggiornata e pertinente. La tesi dedica ampio spazio all'esplorazione dei fondamenti di fisiologia cardiovascolare, essenziali per comprendere il significato di ogni indice di monitoraggio e la complessa interazione tra cuore, vasi e volume ematico. L'analisi dei dati raccolti evidenzia una netta evoluzione dalle metodologie più invasive e discontinue a favore di tecniche non invasive e in tempo reale. Vengono approfonditi i principi operativi e le applicazioni cliniche di strumenti quali la Bioimpedance Spectroscopy (BIS), che fornisce una stima della composizione corporea e della ritenzione idrica; l'Ultrasound (LUS) polmonare, che valuta rapidamente il grado di congestione polmonare; e il Plasma Volume Index (PVI), che aiuta a prevedere il rischio di ipovolemia. In definitiva, questo studio conclude che non esiste, ad oggi, un "indicatore magico" in grado di fornire da solo una lettura completa e definitiva dello stato emodinamico del paziente. La chiave di volta per un fluid management ottimale risiede nell'approccio multiparametrico. Solo integrando i dati provenienti da diverse sorgenti — dai biomarcatori ai parametri ecografici, fino ai valori ottenuti dalle tecniche di monitoraggio non invasivo — è possibile costruire un quadro clinico solido e dinamico. Questo approccio integrato è fondamentale per prendere decisioni terapeutiche personalizzate che mirino a ripristinare e mantenere la condizione di normovolemia, riducendo al minimo le complicanze.