I sensori in ambito salute: opportunità e ambiti di applicazione

A cura di:
Chiara Sgarbossa – Direttrice dell’Osservatorio Life Science Innovation
Alessandro Carrera – Analista dell’Osservatorio Life Science Innovation

La prevenzione e la diagnosi precoce delle patologie rappresentano un elemento fondamentale per garantire la sostenibilità di un sistema sanitario. Ciò è reso possibile anche grazie al monitoraggio continuo dello stato di salute dei cittadini e dei pazienti, che può essere svolto in modo sempre meno invasivo, ma al contempo più accurato, attraverso i sensori. Si tratta, infatti, di soluzioni innovative che sono state oggetto di forte ricerca e sviluppo nel settore Life Science negli ultimi anni e che aprono nuove prospettive non solo in campo sanitario. Di questo tema si è discusso in occasione del terzo Workshop dell’Osservatorio Life Science Innovation del 12 aprile 2022 e del Convegno di presentazione dei risultati della Ricerca, tenutosi il 12 luglio 2022.

Un sensore è un dispositivo in grado di rilevare una grandezza fisica e variare una sua proprietà in una grandezza di natura elettrica che sia elaborabile, memorizzabile e trasmissibile. Nello specifico si parla di sensore biomedico quando la grandezza rilevata è di tipo biologico e dunque di specifico interesse in ambito biomedico.
Durante il Workshop, sono state presentate le diverse opportunità e le possibili dimensioni di classificazione dei sensori, che possono essere suddivisi, in primis, in tre macro-tipologie sulla base della modalità con cui i dati vengono rilevati: indossabili, impiantabili e ingeribili.

I sensori indossabili sono ormai ampiamente conosciuti dagli addetti ai lavori ma anche dai pazienti e il progresso tecnologico consente di svilupparne ogni anno di meno invasivi e più precisi. Tali sensori sono in grado di rilevare importanti segnali biomedici, quali frequenza cardiaca, pressione sanguigna, temperatura corporea, parametri respiratori e movimenti del corpo umano, utili soprattutto per il monitoraggio e la diagnosi di alcune patologie. Appartengono a questa categoria sensori costituiti da un’elettronica rigida come smartwatch, occhiali, fasce, auricolari, anelli e cinture. Vi sono poi i sensori cosiddetti “flessibili”, come abbigliamento sensorizzato (es. maglie, calze), lenti a contatto e cerotti. Tali sensori, a seconda della sede di applicazione, possono rilevare parametri cardiaci, neurologici, legati al movimento (es. numero di passi) oppure alla respirazione.
Il discreto livello di maturità raggiunto da questa tipologia di sensori non esclude comunque la presenza nel panorama italiano di esempi di applicazione particolarmente innovativi. Un caso di successo in questo campo è rappresentato dal sistema di poli-monitoraggio attraverso dispositivi wearable portato avanti dal Centro Cardiologico Monzino, che è stato presentato dal Professor Piergiuseppe Agostoni in occasione del Workshop dell’Osservatorio Life Science Innovation. Il dispositivo utilizzato presso il centro consiste in una “maglietta smart”, realizzata grazie a una tecnologia in grado di eseguire un monitoraggio cardiorespiratorio in modo innovativo (senza i classici elettrodi e cavi) sfruttando specifici micro-trasduttori incorporati all’interno del tessuto della maglietta stessa. Il dispositivo viene attualmente utilizzato per monitorare l’attività fisica diurna e le apnee del sonno del paziente. Avere accesso alle registrazioni dell’attività cardiorespiratoria del paziente durante la vita di tutti i giorni ha consentito ai medici di rilevare condizioni cliniche insospettate attraverso esami tradizionali o di interpretare sintomi non del tutto chiari che avrebbero altrimenti richiesto numerosi esami aggiuntivi. I vantaggi derivanti dall’utilizzo di un sensore indossabile di questo tipo sono sicuramente numerosi, ma il Professor Agostoni ha sottolineato, in particolare, il maggior livello di sicurezza riscontrato nei pazienti. Da un lato, infatti, il soggetto si sente più tranquillo sapendo di essere monitorato in modo continuo in una fase delicata come quella dei giorni immediatamente successivi alla dimissione.  Un vantaggio per la struttura sanitaria invece è riscontrabile nella raccolta di una quantità considerevole di dati di qualità che possono essere impiegati per la ricerca e il miglioramento della pratica clinica.

La seconda categoria di sensori è rappresentata dai sensori impiantabili, che, per loro natura, sono in grado di monitorare “dall’interno” i metaboliti presenti nel corpo umano ed estrarre informazioni fisiologiche utili per la rilevazione dello stato di salute. Possibili esempi di queste soluzioni sono i sensori sottocutanei per la rilevazione dei valori di glucosio nei liquidi corporei, i dispositivi neurali per il monitoraggio di malattie neurologiche come il Parkinson, o i sensori cardiaci per il monitoraggio di patologie cardiache. In particolare, i sensori cardiaci impiantabili rappresentano una potenziale risorsa importante per la gestione di diverse patologie in ambito cardiologico, che riguardano un numero sempre maggiore di pazienti. Ad oggi, questi dispositivi vengono utilizzati soprattutto per il monitoraggio a lungo termine dell’insufficienza cardiaca (fino a 3 anni), grazie all’utilizzo di algoritmi di intelligenza artificiale e a tecnologie multi-sensori che permettono un monitoraggio da remoto. Un vantaggio intrinseco di questa tipologia di sensori risiede infatti nella possibilità di rilevare e raccogliere i parametri e i dati di interesse in un orizzonte temporale anche medio-lungo, senza impattare nella quotidianità dei pazienti in cura.

Infine, la terza tipologia di sensori analizzata è quella dei sensori ingeribili. L’interesse verso l’elettronica commestibile sta vivendo un momento di forte espansione, anche grazie alla possibilità di equipaggiare pillole e compresse con sensori elettronici e rendendoli in grado di raccogliere preziose informazioni e dati nel corpo del paziente. Un caso di applicazione di queste tecnologie è rappresentato dall’utilizzo di dispositivi ingeribili per rilevare un’immagine diagnostica del tratto gastrointestinale nel caso di sospette diagnosi di patologie o per il controllo di una terapia farmacologica in corso. Uno dei principali vantaggi di questa categoria di sensori consiste nella minore, se non nulla, intrusività del dispositivo nella vita quotidiana del paziente, il quale deve limitarsi ad assumerlo come se si trattasse di una normalissima compressa.

Come presentato in occasione del Convegno finale dei risultati della Ricerca dell’Osservatorio, i pazienti dimostrano di essere pronti all’utilizzo di sensori nella loro vita quotidiana, perché rilevano una serie di benefici legati allo spostamento delle cure verso il proprio domicilio, al monitoraggio continuativo ed efficace dello stato di salute e a una maggior personalizzazione dei trattamenti grazie ai dati raccolti. Ad oggi, tuttavia, il livello di adozione di queste soluzioni è ancora piuttosto limitato (non oltre il 13% dei pazienti nel caso di sensori indossabili).
Affinché queste soluzioni possano diffondersi pienamente occorrerà renderli sempre meno invasivi (essendo questa la principale preoccupazione dei pazienti) e bisognerà superare alcune barriere legate alla privacy e quindi all’utilizzo dei dati raccolti e al loro riuso, che in molti casi impedisce un pieno sfruttamento delle potenzialità di queste tecnologie.