Studio di un metodo non invasivo per la stima della portata cardiaca da dati respiratori

Le tecniche per la misurazione della portata cardiaca media nell’uomo risultano essere spesso invasive poichè richiedono l’utilizzo di cateteri, come nel caso della termodiluizione, o di prelievi, come nel caso del metodo della diluizione di un indicatore. Il metodo proposto da Maloney e Bekey offre una valida alternativa non invasiva per la stima della portata cardiaca poichè si basa su dati di tipo respiratorio ed in più è applicabile in contesti clinici poichè offre risultati in tempo reale. La tecnica si basa su un modello bicompartimentale del sistema respiratorio, che tiene conto della concentrazione di anidride carbonica all’interno dei polmoni e dei tessuti, nel quale la portata cardiaca media è uno dei parametri. L’uscita del modello è la pressione parziale di anidride carbonica negli alveoli che, in condizioni fisiologiche, è approssimabile alla pressione parziale di anidride carbonica a fine espirazione. Quest’ultima è misurabile, insieme agli altri parametri, con tecniche non invasive. Definita quindi la funzione costo come la differenza al quadrato tra l’uscita del modello e la pressione misurata, attraverso un algoritmo di minimizzazione della stessa è possibile risalire al parametro portata cardiaca media. L’algoritmo proposto da Maloney e Bekey per identificare questo parametro è una semplificazione del metodo del gradiente. In questo lavoro di tesi è stato simulato in Matlab il modello del sistema respiratorio, ottenendo la soluzione in regime periodico corrispondente ad un segnale periodico verosimile di portata respiratoria oltre a valori verosimili di tutti i parametri, tratti dalla letteratura e supposti costanti, per due soggetti con una diversa intensità del metabolismo tissutale. Partendo dai segnali così prodotti è stato implementato l’algoritmo di Maloney e Bekey per la stima della portata cardiaca media e i risultati ottenuti sono stati poi confrontati con quelli ottenuti applicando il metodo di Nelder-Mead assunto come riferimento.