Oscillometry for optimising treatment in newborns: a novel tool for guiding clinical care

Preterm birth remains one of the leading causes of neonatal morbidity and mortality worldwide, representing a major challenge for modern neonatal care. Premature infants are particularly vulnerable due to the incomplete development of multiple organ systems, especially the respiratory apparatus, whose immaturity can lead to severe complications such as respiratory distress syndrome and bronchopulmonary dysplasia. Although advances in ventilation techniques and supportive therapies have markedly improved survival, the risk of ventilator-induced lung injury remains a major concern. This underlines the need for individualized ventilation strategies tailored to the lung condition of each patient. Within this framework, oscillometry emerges as a promising technique for the non-invasive and real-time assessment of respiratory mechanics in non-coopering subjects. However, its clinical use remains limited by the absence of tools capable of delivering readily usable clinical information. This thesis proposes a novel tool intended to support and promote the practical integration of oscillometry into clinical workflows. Specifically, we developed a data-processing unit and a user interface that improve measurement quality control and guide clinicians in applying the methodology to various clinical purposes, including assessing treatment effects, optimizing ventilation parameters, evaluating longitudinal trajectories, and identifying deviations from normality. The final objective is therefore to offer an intuitive, customizable environment that supports patient-centered analysis while reducing the cognitive burden on clinical staff. By filling the gap between the technical potential of oscillometry and its practical usability, the developed tool represents a step toward more adaptive and patient-oriented ventilation management, contributing to the broader vision of precision medicine in neonatal respiratory care.

La nascita pretermine rimane una delle principali cause di morbilità e mortalità neonatale a livello mondiale, rappresentando una sfida rilevante per la moderna assistenza neonatale. I neonati prematuri sono particolarmente vulnerabili a causa dello sviluppo incompleto di diversi apparati, in particolare di quello respiratorio, la cui immaturità può portare a complicanze severe come la sindrome da distress respiratorio e la displasia broncopolmonare. Sebbene i progressi nelle tecniche di ventilazione e nelle terapie di supporto abbiano migliorato in modo significativo la sopravvivenza, il rischio di danno polmonare indotto dalla ventilazione resta una preoccupazione centrale. Ciò sottolinea la necessità di strategie ventilatorie individualizzate, adattate alla condizione polmonare di ogni paziente. In questo contesto, l’oscillometria emerge come una tecnica promettente per la valutazione non invasiva e in tempo reale della meccanica respiratoria in soggetti non collaborativi. Tuttavia, il suo impiego clinico rimane limitato dall’assenza di strumenti in grado di fornire informazioni cliniche immediatamente utilizzabili. Questa tesi propone un nuovo tool volto a supportare e promuovere l’integrazione pratica dell’oscillometria nei flussi clinici. In particolare, è stata sviluppata un’unità di elaborazione dati e un’interfaccia utente che migliorano il controllo di qualità delle misure e guidano i clinici nell’applicazione della metodologia per diversi scopi clinici, tra cui la valutazione degli effetti dei trattamenti, l’ottimizzazione dei parametri ventilatori, l’analisi delle traiettorie longitudinali e l’identificazione di deviazioni dalla normalità. L’obiettivo finale è quindi offrire un ambiente intuitivo e personalizzabile che supporti un’analisi centrata sul paziente riducendo al contempo il carico cognitivo dello staff clinico. Colmando il divario tra il potenziale tecnico dell’oscillometria e la sua usabilità pratica, il tool sviluppato rappresenta un passo verso una gestione ventilatoria più adattiva e orientata al paziente, contribuendo alla più ampia visione della medicina di precisione nella cura respiratoria neonatale.