INGEGNERI
INGEGNERI BERGAMO BERGAMO
PROGETTO HIGHCARE
Fig. 1 - Il progetto HIGHCARE
quota e l’eziopatogenesi del male
acuto di montagna (AMS), ma anche
Per l’edizione 2009 di BergamoScienza perché questa condizione può servire da
la Commissione Bioingegneria ha modello per esplorare la fisiopatologia di
proposto alla Segreteria Scientifica alcune le malattie connesse con l’ipossia
della manifestazione la figura del Prof. tissutale, quali lo scompenso cardiaco,
Gianfranco Parati, primario di cardiologia la malattia polmonare ostruttiva cronica,
all’Istituto Auxologico Italiano e docente l’ipertensione arteriosa associata alla
di medicina interna all’Università di sindrome delle apnee notturne e l’obesità
Milano-Bicocca, per l’esposizione del severa e per provare l’efficacia di alcuni
progetto “HighCare 2008 – Tra Scienza interventi terapeutici utili a curarle.
e Natura”, una spedizione di due mesi
sulle vette dell’Himalaya per lo studio
“L’esposizione all’ipossia ipobarica
delle risposte fisiologiche dell’organismo
(carenza di ossigeno) da alta quota
in seguito all’esposizione all’ipossia
riveste, in ambito medico, una duplice
ipobarica (carenza di ossigeno in alta
importanza”, spiega il prof. Gianfranco
quota). Tale condizione rappresenta un
Parati, primario di cardiologia all’Istituto
modello scientifico per lo studio delle
Auxologico Italiano e docente di medicina
risposte fisiologiche all’ipossia e della
interna all’Università di Milanofisiopatologia di malattie caratterizzate
Bicocca, ricercatore-capo della missione
dalla carenza di ossigeno come
HIGHCARE. “Innanzitutto l’esposizione
l’insufficienza cardiaca, la sindrome
del corpo umano ad una condizione non
delle apnee nel sonno o l’ipertensione
fisiologica rappresenta una condizione in
associata all’obesità. BergamoScienza
grado di condurre a sequele patologiche,
ha introdotto il progetto del Prof. Parati
anche gravi, in soggetti sia sani che affetti
nella conferenza dello scorso 9 Ottobre
da patologie croniche.
2009 dal titolo “Dalle vette agli abissi:
Questo aspetto assume notevole
come cambia in nostro respiro”, in cui
importanza in relazione al numero sempre
si sono alternati grandi ed entusiasmanti
più elevato di persone che, per motivi di
sportivi che hanno raccontato le loro
lavoro, sport o turismo, sono esposte a
esperienze, anche con video delle loro
quote elevate e al fatto che non siano
imprese (Simone Moro per l’alpinismo e
ancora ben definite le raccomandazioni
Umberto Pellizzari per l’immersione in
mediche per i soggetti affetti da
apnea) e figure medico-scientifiche che
malattie croniche che si trovano esposti
hanno esposto i loro studi (Prof. Parati
all’alta quota. Inoltre, tale condizione
per l’alta quota e Dott. Torcello per
rappresenta un modello scientifico per
l’apnea). Moderatore della conferenza
lo studio delle risposte fisiologiche
il Dott. Ettore Vitali, cardiochirurgo
all’ipossia e della fisiopatologia di
dell’Humanitas Gavazzeni di Bergamo.
malattie caratterizzate dalla carenza di
ossigeno come l’insufficienza cardiaca,
Il progetto HIGHCARE
la sindrome delle apnee nel sonno o
Dopo quattro anni di esperienza
l’ipertensione associata all’obesità”.
nella ricerca in alta quota condotta
in cima al Monte Rosa dal 2004
(Capanna Regina Margherita, 4559 m Hanno preso parte alla spedizione
s.l.m.), l’Istituto Auxologico Italiano sull’Everest 46 volontari, con un numero
e l’Università degli Studi di Milano- confrontabile di maschi e femmine,
Bicocca hanno organizzano il progetto in buone condizioni di salute e con
HIGHCARE 2008 (HIGH altitude un’età compresa fra i 20 e i 65 anni. Lo
CArdiovascular REsearch, sito web popolazione oggetto di studio è stata
www.highcare2008.eu), una spedizione quindi suddivisa in 2 gruppi: un gruppo
nella regione Himalayana dell’Everest di alpinisti composto da 10 scalatori
con lo scopo di valutare le variazioni professionisti con un’elevata esperienza
fisiologiche indotte da una marcata alla vita in alta quota e un gruppo di
e prolungata esposizione all’ipossia escursionisti composto dai 36 rimanenti
ipobarica (Figura 1).
volontari (Figura 2).
Molte delle variazioni fisiologiche che La raccolta dati è stata effettuata al
avvengo alle alte quote sono causate dalla campo base (5300 m s.l.m.) e al campo
diminuzione della pressione atmosferica base avanzato (6400 m s.l.m.), mentre un
che conduce a ipossia.
sottogruppo di alpinisti ha raccolto dati
Lo studio dell’esposizione in alta quota anche durante l’ascesa alla vetta (8848
è importante non solo perché permette m s.l.m.).
di comprendere meglio i meccanismi Numerose e sofisticate apparecchiature
che regolano l’adattamento all’alta biomedicali sono state utilizzate per
Introduzione
8
Fig. 2 - Il gruppo di volontari per la spedizione sull'Everest
la registrazione dei parametri cardiorespiratori, metabolici, neurologici ed
ematologici, sia durante il giorno sia
durante il sonno notturno.
Al campo base e al campo base avanzato
sono state installate due stazioni
meteorologiche complete, mentre tre
stazioni microclimatiche sono state
utilizzate per misurare alcuni parametri
fisici all’interno delle tende (Figura 3).
include due elettrodi realizzati con fibre tessili conduttive opportunamente
intessute
che costituiscono
una
derivazione ECG. Il contatto tra
elettrodi e torace è garantito dalle
proprietà elastiche dell’indumento.
La maglietta include anche un trasduttore
per la rilevazione della frequenza
respiratoria, anch’esso basato su
tecnologia tessile e ottenuto attraverso
Fig. 3 - Il campo base
una particolare lavorazione brevettata
delle fibre conduttive. Attraverso
connessioni elettriche sempre realizzate
con fibre tessili conduttive, i segnali
elettrocardiografico e respiratorio sono
acquisiti da un modulo elettronico
avente peso e dimensione di un telefono
cellulare e posizionato al lato della
maglietta attraverso una striscia di velcro
(Figura 5).
Il modulo elettronico contiene al suo
interno anche un accelerometro che
permette di rilevare il movimento del
soggetto. Lo stesso modulo raccoglie
quindi tutte le informazioni biologiche
(ECG, respiro e movimento) e le invia ad
un calcolatore remoto o ad un calcolatore
MagIC, la maglietta elettronica
Per il monitoraggio delle informazioni palmare attraverso un collegamento
biologiche relative a battito cardiaco, Bluetooth.
respiro e movimento è stata utilizzata
MagIC,
la
Maglietta
Interattiva
Computerizzata sviluppata dal Polo
Tecnologico della Fondazione Don Carlo
Gnocchi di Milano.
Il sistema MagIC rappresenta una nuova
metodica biomedicale basata su tecnologia
tessile ed è composto da una maglietta
sensorizzata e da un modulo elettronico
portatile (Figura 4).
Sugli zaini e sull’attrezzature dei membri
della spedizione sono stati posizionati
sensori portatili per l’analisi delle
variabili microclimatiche.
Tutti gli spostamenti del gruppo nel corso
della spedizione sono stati monitorati
con sistema GPS.
La temperatura corporea dei partecipanti
è stata misurata con sensori applicati
direttamente sulla pelle, mentre un
rilevatore termografico ha registrato
le immagini prodotte dalle radiazioni
termiche emesse dai membri della
spedizione.
La maglietta è costituita di cotone e lycra
ed è completamente lavabile.
A livello del torace la maglietta
Fig. 4 - La maglietta MagIC
INGEGNERIINGEGNERI
BERGAMO
BERGAMO
efficace nel migliorare la saturazione
di ossigeno e in generale la funzione
cardiorespiratoria.
Dopo acclimatamento a seguito di
esposizione
prolungata
all’ipossia
ipobarica in quota si verifica un aumento
Il sonno.
Lo studio del sonno in alta quota ha della saturazione del sangue in ossigeno
confermato la presenza di frequenti e e un miglioramento dell’emodinamica
marcate apnee centrali ed ha rivelato polmonare.
per la prima volta differenze notevoli tra Sia in condizioni di esposizione acuta
i sessi. I dati dello studio HIGHCARE all’ipossia ipobarica, sia in condizioni
mostrano come durante esposizione ad di esposizione prolungata, l’esecuzione
ipossia in alta quota, sia a 3500 che a 5400 di esercizi di respirazione lenta (6
m s.l.m., la respirazione periodica durante atti al minuto) determinano un netto
il sonno compaia più frequentemente negli miglioramento della saturazione del
uomini rispetto alla donne in età fertile. sangue in ossigeno e una riduzione
Le donne iniziano a presentare un numero della pressione polmonare, aumentata in
significativo di apnee centrali solo al più seguito a ipossia.
L’esecuzione di questi esercizi potrebbe
elevato livello di quota raggiunto.
Questi dati supportano il concetto di pertanto rappresentare un semplice ma
un ruolo protettivo svolto dagli ormoni efficace mezzo non solo per contrastare
sessuali femminili sulla funzionalità alcuni effetti dell’ipossia in alta quota,
ma anche per migliorare la condizione
respiratoria.
clinica di pazienti affetti da patologie
croniche associate ad ipossiemia, come
La respirazione.
A seguito di una rapida ascesa in nei pazienti con scompenso cardiaco
alta quota, si verifica un eccesso di cronico e disturbi respiratori.
accumulo di fluidi lungo la membrana
capillare alveolare, con un conseguente
effetto sulla riduzione della saturazione
del sangue in ossigeno. In queste
Ing. Sarah Burgarella
circostanze la ventilazione a pressione
PRESIDENTE COMMISSIONE BIOINGEGNERIA
di aria positiva continua (CPAP) è
raggiunta. In particolare l’aumento della
velocità dell’onda di polso è persistente
anche in caso di esposizione prolungata
all’ipossia in quota.
Fig. 5 - Il Prof. Gianfranco Parati indossa MagIC
Fig. 6 - I dati raccolti con MagIC
Il calcolatore riceve i dati trasmessi dalla
maglietta, li visualizza e li memorizza su
disco o su una memory card (Figura 6).
I risultati del progetto HIGHCARE
I primi risultati di questo studio sono
stati presentati nel corso del congresso
internazionale “European Society of
Hypertension”, Milano, 12-16 Giugno
2009.
La pressione arteriosa.
In HIGHCARE il monitoraggio
dinamico della pressione arteriosa
durante le 24 ore è stato per la prima
volta effettuato ripetutamente in alta
quota. Si è così potuto dimostrare che
l’esposizione all’alta quota induce un
aumento sostenuto della pressione
arteriosa evidente in tutte le 24 ore. Tale aumento è proporzionale alla quota
raggiunta e viene mantenuto anche
durante l’esposizione prolungata a quote
molto alte.
L’aumento di pressione arteriosa a quote
molto elevate è stato particolarmente
evidente nelle ore notturne, anche
in relazione ai noti disturbi della
respirazione nel sonno che si verificano in
questa condizione, producendo un profilo
circadiano della pressione “piatto”, cioè
senza la fisiologica riduzione durante il
sonno notturno.
I valori pressori sono tornati ai livelli
pre-spedizione immediatamente dopo il
rientro al livello del mare (Figura 7).
L’elasticità delle arterie.
Per la prima volta si è anche potuto
descrivere il comportamento dell’elasticità
delle grandi arterie in condizioni di ipossia
in quota. Si è con chiarezza riscontrato un
aumento della rigidità delle grandi arterie,
quantificata mediante la valutazione
della velocità di propagazione dell’onda
di polso arterioso, e un aumento della
pressione arteriosa centrale stimata a
livello aortico.
Tali aumenti sono proporzionali alla quota
S I S T E M I
D I
F I S S A G G I O
E
C O N S O L I D A M E N T O
S I S T E M I
D I
F I S S A G G I O
E
C O N S O L I D A M E N T O
easy&strong
easy&strong
Ancoranti chimici - Chemical anchors
Ancoranti chimici - Chemical anchors
heavy&metal
heavy&metal
Ancoranti meccanici - Mechanical anchors
Ancoranti meccanici - Mechanical anchors
shoot&fix
shoot&fix
Fissaggio a sparo - Powder Actuated Fix
Fissaggio a sparo - Powder Actuated Fix
strength&save
strength&save
Consolidamento - Strengthening system
Consolidamento - Strengthening system
sistemi di fissaggio
sistemi di fissaggio
®
A S S O C I A T O
M E M B E R
®
A S S O C I A T O
M E MAssociazione
B E Italiana
R O F
w w w . b o s s o n g . c o m
Confindustria
Unione Industriali
European Consortium
of Anchors Producers
O F
per il restauro architettonico,
artistico, urbano
BOSSONG S.p.A. Sistemi di fissaggio e consolidamento
Associazione Italiana
per il restauro architettonico,
Confindustria
European Consortium
artistico, urbano
Unione Industriali
Producers
Zona
Industriale
GRASSOBBIO
(Bergamo) Italy - Tel +39 035
3846of Anchors
011
- Fax +39
035 3846 012 - [email protected]
w w
w . b2 - oViasE. sFermi,
o n51g- 24050
. c o
m
BOSSONG S.p.A. Sistemi di fissaggio e consolidamento
Zona Industriale 2 - Via E. Fermi, 51 - 24050 GRASSOBBIO (Bergamo) Italy - Tel +39 035 3846 011 - Fax +39 035 3846 012 - [email protected]
Fig. 7 - La misura della pressione arteriosa al campo base
9
