ESTRAZIONE AUTOMATICA DEL SEGNALE RESPIRATORIO DAL SEGNALE ELETTROCARDIOGRAFICO

Le grandezze meccaniche relative alla respirazione sono indicatori di cambiamenti delle condizioni di salute e svolgono un importante ruolo nell’identificare l’insorgenza di malattie. Lo scopo di questo lavoro è quello di valutare come la respirazione influenza il segnale elettrocardiografico e come sia possibile da questo ricavare informazioni in merito alla respirazione. Il cuore è l’organo centrale dell’apparato cardiocircolatorio ed è un muscolo involontario che si comporta come una pompa muscolare che sostiene il flusso del sangue lungo l’albero vascolare. Lo stimolo per la contrazione cardiaca ha origine nel nodo senoatriale e si propaga poi in tutto il cuore. L’eccitazione elettrica di una cavità cardiaca induce la contrazione chiamata sistole che permette di espellere il sangue dalla cavità mentre la fase di rilassamento prende il nome di diastole e permette alla cavità di riempirsi. I vasi sanguigni distribuiscono il sangue a tutti gli organi del corpo per poi riportarlo al cuore. L’elettrocardiogramma (ECG) è il tracciato che registra l’attività elettrica complessiva del cuore in funzione del tempo. Un tipico tracciato elettrocardiografico in condizioni non patologiche, presenta una morfologia standard, nella quale è possibile individuare deflessioni caratteristiche. Lo strumento di misura che permette di registrare l’attività elettrica del cuore tramite i 10 elettrodi applicati sul corpo del soggetto è l’elettrocardiografo. L’apparato respiratorio è un insieme di organi specializzati per fornire ossigeno al sangue e per rimuovere anidride carbonica dal sangue. Gli organi principali dell’apparato respiratorio prendono il nome di vie respiratorie. Per ventilazione polmonare si intende l’insieme dei movimenti mediante i quali avviene lo scambio di aria dei polmoni con l’ambiente esterno. La respirazione esterna è il processo di scambio di anidride carbonica e ossigeno tra il sangue che irrora gli alveoli e l’aria contenuta nell’alveolo. La respirazione interna è il processo che prevede il passaggio di ossigeno dal sangue alle cellule e di anidride carbonica dalle cellule al sangue. Il ciclo respiratorio può essere descritto attraverso tre grandezze meccaniche fondamentali che sono il volume, il flusso e la pressione. Tali grandezze singolarmente o combinate tra loro, definiscono lo stato fisiologico o patologico dell’apparato respiratorio. Gli strumenti attraverso i quali è possibile misurare tali parametri sono lo spirometro, lo pneumotacografo e il pletismografo. L’utilizzo di tale strumentazione può risultare ingombrante. Inoltre, queste tecniche possono interferire con la normale respirazione. Numerosi studi hanno individuato metodi per ricavare informazioni sulla respirazione senza l’utilizzo di strumentazione invasiva ma in modo indiretto dalla registrazione dell’ECG. Si possono quindi distinguere i metodi che si basano sulle variazioni morfologiche da altri che si basano sulle variazioni della frequenza cardiaca legate alla respirazione In questa tesi per l’acquisizione dei dati sono stati considerati 10 soggetti per i quali è stato applicato lo stesso protocollo d’acquisizione che prevedeva l’alternarsi delle seguenti tipologie di respirazione: respirazione normale, apnea e respirazione profonda. L’obiettivo è valutare come varia il segnale ECG nel passaggio dalla fase di respirazione normale a quella di apnea e a quella di respirazione profonda. Dai risultati si possono individuare degli intervalli in cui l’ampiezza del segnale ha valori maggiori a cui seguono intervalli in cui l’ampiezza diminuisce. Tali intervalli coincidono con le fasi di respirazione normale, apnea e respirazione profonda. Si può dunque concludere che la respirazione influenza il segnale ECG ed è possibile da questo ricavare informazioni in merito alla respirazione.