A new system for real-time monitoring of respiratory mechanics parameters in mechanically ventilated patients

The study of respiratory mechanics is an important factor to improve mechanical ventilation techniques. There are several models able to represent the respiratory system functioning and for each of them there are different methods in order to estimate their mechanical parameters. The aim of this thesis is then the development of a system able to monitor in real-time patient parameters (flow, airway pressure and esophageal pressure) and obtain other mechanical parameters from those. One of these is the mechanical power, an index related to VILI (ventilator-induced lung injury). This study tries to found a reliable estimation of the mechanical power in order to be a guide for clinicians during weaning procedure. The system developed in hardware, firmware and software. It is provided by Bluetooth module in order to send data to a PC for real-time monitoring without obstructions for clinicians. It has been used to monitor 7 patients, one of them at “Sureyyapasa Education and Research” Hospital in Istanbul and the other 6 at “San Paolo” Hospital in Milan. The system performance in data acquisition and elaboration have proven to be satisfactory. For one patient it has been estimated the respiratory muscles effort during mechanical ventilation.

Lo studio della meccanica respiratoria è un fattore importante per migliorare le tecniche di ventilazione meccanica. Esistono diversi modelli in grado di rappresentare il funzionamento del sistema respiratorio e, per ciascuno di essi, sono disponibili diversi metodi per stimarne i relativi parametri meccanici. Lo scopo di questa tesi è quindi lo sviluppo di un sistema in grado di monitorare in real-time i parametri del paziente (flusso, pressione delle vie aeree e pressione esofagea) e ottenere altri parametri derivanti da quelli. Uno di questi è la potenza meccanica, un indice correlato al VILI (lesione polmonare causata dal ventilatore). Questo studio mira ad eseguire una stima affidabile della potenza meccanica in modo da fornire una linea guida ai medici durante la procedura di svezzamento. Il sistema è stato sviluppato in hardware, firmware e software. E’ fornito di un modulo Bluetooth per inviare dati a un PC per il monitoraggio in tempo reale senza ostacoli per i medici. È stato utilizzato per monitorare 7 pazienti, uno dei quali nell'ospedale "Sureyyapasa Education and Research" di Istanbul e gli altri 6 presso l'Ospedale "San Paolo" di Milano. Le prestazioni del sistema nell'acquisizione e nell'elaborazione dei dati sono risultate soddisfacenti. Per un paziente è stato inoltre stimato lo sforzo muscolare respiratorio durante la ventilazione meccanica.