• emoglobina
• infrarosso
• mioglobina

Ciascuna delle strutture anatomiche ed i fattori coinvolti nella normale attività cardiaca possono subire alterazioni e la malattia cardiaca che ne deriva dipende dal tipo di fenomeno coinvolto e dalla funzione compromessa.
Le malattie cardiovascolari costituiscono da sole una percentuale rilevante del numero complessivo delle patologie, tra le più frequenti le cardiopatie ischemiche. L’ischemia è la condizione in cui il cuore riceve una quantità di sangue e quindi di ossigeno insufficiente alle proprie esigenze, un intervento tempestivo e mirato può ridurre notevolmente il rischio di degenerazione della patologia.
Nuove metodiche si stanno sviluppando per l’analisi del flusso sanguigno a livello capillare, al fine di individuare le variazioni di perfusione del muscolo miocardico e quindi successivamente individuare, eventualmente, il tessuto ischemico.
Gli obbiettivi futuri sono quelli di costruire strumenti sempre più sensibili in grado di monitorare il muscolo cardiaco “in vivo”. Quello che abbiamo realizzato potrebbe essere una prima idea per migliorare sempre più la qualità dei risultati ottanuti. Infatti a differenza delle apparecchiature esistenti tra l’altro molto costose permette un contatto diretto con il muscolo cardiaco, perciò è in grado di seguire le contrazioni muscolari , cosa , impossibile con l’uso di camere CCD , che non sono in grado di eliminare gli artefatti dovuti ai movimenti.
L’idea che abbiamo sviluppato durante lo sviluppo di questo lavoro di tesi ha portato alla costruzione di un primo prototipo in grado di misurare le variazioni di concentrazione di ossi e deossi emoglobina sfruttando le loro proprietà ottiche nella banda del vicino infrarosso (750-950nm).
Mediante l’utilizzo di due diodi emettitori e di un fotodiodo ricevitore, un modulatore di ampiezza, un demodulatore ed un sistema di filtraggio siamo riusciti ad ottenere uno strumento sensibile alle variazioni di concentrazione dei due cromofori responsabili dell’assorbimento nell’infrarosso.
Nel primo capitolo vengono trattati i principi fisici su cui si fondano gli studi della spettroscopia a infrarossi, partendo dalle interazioni elettromagnetiche con i tessuti fino alla modellizzazione della propagazione valida sotto ipotesi particolari.
Nel secondo capitolo vengono ripresi alcuni concetti fondamentali di anatomia dell’apparato cardiocircolatorio e vengono ampiamente trattate le patologie cardiache.
Nel terzo capitolo vengono descritte le tecniche di imaging mediche in uso per l’analisi dell’apparato cardiocircolatorio, vengono evidenziati i limiti ed i vantaggi della NIRS. Successivamente vengono presentate le varie metodiche NIRS e lo stato dell’arte della spettroscopia nel settore.
Nel quarto capitolo vengono illustrati i criteri di progetto del prototipo realizzato: vengono, infatti, descritte le tre parti di cui è composto il sensore (parte meccanica, elettronica e di controllo). Inoltre, sono descritti i protocolli di sperimentazione che sono stati utilizzati per testare il dispositivo ed i software impiegati per l’elaborazione dei dati.
Nel quinto capitolo vengono riportati i risultati ottenuti dall’analisi dei campioni di sangue arterioso e venoso e le prove di diluizione.
Infine viene effettuata la validazione dei dati ottenuti: impiegando i modelli matematici abbiamo riscontrato una perfetta coerenza tra i risultati ottenuti durante le sperimentazioni e quelli valutati a priori, dimostrando la bontà del dispositivo che abbiamo realizzato e descritto nel presente lavoro di tesi.