BIOMEDICALE
applicazioni
Automazione e Strumentazione
■
Marzo 2014
45
Vale la pena sottolineare che i campi applicativi
della strumentazione biomedica sono ancora sog-
getti a numerose problematiche e vincoli. Si pensi
di ad esempio all’accessibilità della grandezza
da misurare, all’invasività della strumentazione,
ai disturbi della misura e alle altre problematiche
tipiche dei sistemi di misura complessi: usabilità,
affidabilità, sicurezza, costi, rapporto segnale /
rumore, banda passante, diagnostica strumentale
applicata ai sistemi viventi.
Dal punto di vista delle
metodologie di misura
,
la strumentazione biomedica può effettuare
misure dirette-indirette (es. gittata cardiaca, mor-
fologia origani interni) o acquisire segnali con-
tinui o campionati. I sensori impiegato si distin-
guono solitamente in
generanti
(se utilizzano
l’energia direttamente ricavata dalla grandezza
da misurare) e
modulanti
(quando necessitano
di una sorgente di energia esterna modulata in
funzione dell’entità della grandezza da misurare).
La modalità di acquisizione dati può essere analo-
gica, digitale, in tempo reale o ritardata a seconda
del tipo di misura.
In riferimento all’ambito clinico, la strumen-
tazione può essere di tipo diagnostico, terapeu-
tico, riabilitativo
. Sebbene non esista una distin-
zione netta fra i tre campi, tale suddivisione è
utile per operare una classificazione centrata sulla
figura del paziente e sulle sue esigenze.
Strumentazione diagnostica
Nella strumentazione diagnostica sono incluse le
apparecchiature utilizzate in
medicina nucleare
e
radiologia
che sfruttano
tecniche di imaging
a scopo diagnostico. Specificatamente si tratta di
dispositivi che compiono analisi chimico-clini-
che (es. citofluorimetria, conteggio di particelle,
cromatografia, elettroforesi), radiografie, elet-
trocardiografie (cardiografia vettoriale, fonocar-
diografia, cardioscopia, potenziali cardiaci, elet-
trocardiografia dinamica) e analisi avanzate (es.
spirometria, scintigrafia, ecografia, endoscopia,
elettromiografia; elettrooculografia; elettroretino-
grafia, elettroencefalografia).
La strumentazione diagnostica è utile anche per
le diagnosi di impedenziometria (misura dell’im-
pedenza del corpo umano), per il monitoraggio di
parametri vitali (pressione, temperatura, respira-
zione) e per la
risonanza magnetica nucleare
.
Ci sono poi dispositivi che fanno uso della tomo-
grafia, ovvero riconducibili all’insieme di tecni-
che spettroscopiche utilizzate per scandagliare
gli strati del corpo umano: tomografia assiale
computerizzata (TAC), tomografia ad emissione
di positroni (PET), tomografia computerizzata ad
emissione di singolo fotone (SPECT).
La
tomografia computerizzata
è una delle
metodiche diagnostiche per immagini più diffuse
in ambito radiologico. Permette la visualizza-
zione, con buona risoluzione e in un determinato
istante, di parti dell’organismo come le strutture
nervose del cranio e della colonna vertebrale. Il
segnale, ossia l’immagine tomografica, è origi-
nato dall’interazione tra l’organismo e un agente
esterno (raggi X).
Esistono poi numerosi dispositivi sfruttano le
tecniche di termografia, l’imaging a risonanza
magnetica (MRI), la flussimetria, la pletismo-
grafia, l’audiometria e le tecniche a ultrasuoni.
Oltre ad assumere un ruolo fondamentale nella
diagnostica, le tecniche di imaging permettono
di svolgere terapie come nel caso della radiolo-
gia interventistica. Tra le soluzioni di imaging 3D
più recenti, vale la pena citare la tecnologia
Cone
Beam
(CBCT). Le apparecchiature CBTC utiliz-
zano voltaggi elevati (90-110 kV) con emissione
pulsata di radiazioni per ridurre l’assorbimento da
parte dei tessuti molli.
Strumentazione terapeutica e riabilitativa
Della
strumentazione terapeutica
fanno parte
i dispositivi, elettrici o meccanici, di supporto
all’attività terapeutica del paziente o che costitui-
scono l’intervento principale della terapia stessa.
I dispositivi terapeutici sono molto delicati da
tenere sotto costante controllo, in quanto coinvol-
gono elevati livelli di energia ed entrano in diretto
contatto col paziente, modificandone alcuni para-
metri fisiologici e fisici. Alcuni esempi sono il
pacemaker, i cardioversori, i defibrillatori, il
dializzatore, il cuore artificiale, i sistemi per cir-
colazione extracorporea, i neurostimolatori, gli
apparecchi acustici, gli apparecchi per emodialisi,
le valvole cardiache artificiali, i cardiostimolatori,
il ventilatore polmonare, la strumentazione per
anestesia, la strumentazione laser, le incubatrici,
l’elettrobisturi ecc.
La strumentazione utilizzata a fini
riabilitativi
è
simile a quella terapeutica, ma rispetto a quest’ul-
Macchina di ispezione a raggi X con
tomografia computerizzata
