Novel approaches for bedside monitoring of upper airways patency in newborns during respiratory support

According to the neonatal resuscitation guidelines, non-invasive ventilation (NIV) through a face mask must be preferred to intubation when possible. NIV increases safety but sometimes fails in providing newborns respiratory support, mainly due to the lack of information about the upper airways’ activity. Indeed, the glottis closure at end-expiration is a vital mechanism for the infant to maintain a sufficient lung volume, but can impede the ventilatory pressures to reach the lungs, making NIV ineffective. Two novel methods for real-time monitoring of upper airways patency have been conceived and developed in this work. The unique features of these approaches are their non-invasiveness and ease of application, which make them suitable for newborns’ non-invasive ventilation. Results of in-vitro tests have proved that the two methods provide signals exploitable to detect the glottis closure. Based on these signals, an algorithm for automatic detection of the glottis closure has been developed. The in-vitro validation showed high accuracy for both approaches. In conclusion, the two methods can be considered a first step toward improving NIV in newborns through the knowledge of the glottis status.

Secondo le linee guida per la rianimazione neonatale, la ventilazione non invasiva attraverso una maschera facciale va preferita all’intubazione quando possibile. La ventilazione non invasiva aumenta la sicurezza ma in alcuni casi fallisce nel fornire supporto respiratorio al neonato, principalmente a causa della mancanza di informazione riguardo all’attività delle vie aeree superiori. Infatti, la chiusura della glottide a fine espirazione è un meccanismo vitale che consente al bambino di mantenere un volume polmonare sufficiente, ma può impedire che le pressioni di ventilazione raggiungano i polmoni, rendendo la ventilazione non invasiva inefficace. In questo lavoro, due nuovi metodi per il monitoraggio in tempo reale della pervietà delle vie aeree superiori sono stati ideati e sviluppati. Le caratteristiche uniche di questi approcci sono la non invasività e la facilità di applicazione, che li rendono adatti per la ventilazione non invasiva neonatale. I risultati dei test in vitro hanno dimostrato che i due metodi forniscono segnali che possono essere sfruttati per rilevare la chiusura della glottide. Sulla base di questi segnali è stato sviluppato un algoritmo per la rilevazione automatica della chiusura della glottide. La validazione dell’algoritmo in vitro ha mostrato un’elevata accuratezza per entrambi gli approcci. In conclusione, i due metodi possono essere considerati un primo passo verso un miglioramento della ventilazione non invasiva nei neonati tramite la conoscenza dello stato della glottide.