L.I.F.E. sensorized garments for noninvasive and continuous respiratory monitoring: validation in different experimental conditions

Continuous monitoring of ventilatory parameters is of critical importance to assess the health state of patient in critical conditions, such as intensive care units and post-operative scenarios, and in presence of ventilatory or cardiac diseases. Nowadays there exist several accurate and reliable options to assess the health status of a subject in the clinical practice and structures, but their application is limited to clinical environment and can be performed by trained staff only. Furthermore, they only offer "snapshot in time" informations abut the health status of the subject, and cannot be used to continuously monitor ventilatory functions without at least discomfort. These limitations in traditional measuring systems could be overcome by wearable biomedical devices, which allow a continuous monitoring of ventilatory and cardiac conditions during daily-life, in every environment and during every activity. The main drawback of these innovative technologies is to match the accuracy and reliability of standard measurement methods used in the clinical practice. This work of thesis is focused on this problem, and its purpose is to validate three wearable devices from L.I.F.E. Italia S.r.l. in static and dynamic conditions. L.I.F.E. Healer R1, R2 and R3 garments integrate a sensors network able to measure ventilatory, cardiac functions and other physiological parameters of the subject. Ventilatory parameters have been evaluated following a static protocol in different body positions and a dynamic protocol. Results proved the feasibility of using the three L.I.F.E. devices to monitor respiratory temporal and rate parameters in both static and dynamic conditions, while volumetric parameters could not be considered accurate enough due to the large variance of measurements. To improve the accuracy and reliability of volume measurement, it is suggested to prefer a slim and tight fit of the wearable device and to perform a calibration phase for every subject.

Il monitoraggio continuo dei parametri ventilatori è considerato di importanza cruciale per la valutazione dello stato di salute di pazienti in condizioni critiche, per esempio in terapia intensiva o in un contesto post-operatorio, e in presenza di patologie cardiache e respiratorie. Ad oggi esistono diverse opzioni accurate e affidabili utilizzate per valutare queste condizioni in strutture ospedaliere, ma la loro applicazione è limitata all’ambiente clinico e può essere effettuata solamente da personale formato. Inoltre, questi strumenti offrono informazioni sulla condizione del soggetto in esame per un intervallo temporale limitato, e non possono essere utilizzate per monitorare in maniera continua le funzioni respiratorie. Le limitazioni dei sistemi di misura tradizionali possono essere superate utilizzando dispositivi indossabili, che permettono il monitoraggio continuo delle condizioni ventilatorie e cardiache del paziente nella vita di tutti i giorni, in qualsiasi ambiente e durante qualsiasi attività. Il principale svantaggio di questi strumenti innovativi è la loro inferiore accuratezza e affidabilità rispetto alle tecnologie convenzionali usate comunemente nella pratica clinica. ewline Lo scopo di questo lavoro di tesi è la validazione di tre dispositivi indossabili di L.I.F.E. Italia S.r.l. in condizioni sia statiche che dinamiche. I dispositivi indossabili di L.I.F.E., Healer R1, R2 ed R3, integrano una rete interconnessa di sensori in grado di misurare le funzioni ventilatorie e cardiache, così come altri parametri fisiologici di interesse. I parametri ventilatori, centrali in questo studio, sono stati valutati attraverso un protocollo statico ripetuto in diverse posizioni e uno dinamico. I risultati hanno confermato la possibilità di utilizzare i tre dispositivi indossabili di L.I.F.E. per monitorare i parametri temporali e di frequenza respiratoria sia in condizioni statiche che dinamiche. I parametri volumetrici, tuttavia, non possono essere considerati sufficientemente accurati a causa dell’ampia dispersione delle misurazioni. Per migliorare accuratezza e affidabilità delle misure di questi parametri volumetrici è consigliabile utilizzare garment con un taglio snello e aderente, e calibrare i dispositivi in maniera personalizzata per ogni singolo paziente.