Problemi connessi al prelievo, all'elaborazione ed alla interpretazione di potenziali evocati EEG (*)

)1. BRACA LE", C. SCARPETTA• e C. SF.RHA• •

• Eleuronica Applicala, Facoltà di Ingpgneria, Università di :Vopoli .. .\purofisiologia Clinica, Cenrro Traumalologica dell'l 'A li., N apoli

CONSIDERAZIO~I CE 'ERALI

Lo studio tradizionale sulla fWlzione uditiva dell' uomo attraverso misure di soglia, di sensazione alle varie frequenze, si basa su metodi audio­metrici soggettivi. Tali tecniche richiedono che il soggetto sia sveglio e capacr' di comunicare logicamente . Quando ciò non si verifica, come n el caso di mi­sure su neonati, vien e meno la possibilità di avere informazioni immediate sulla funzione uditiva . In questi casi, la possibilità di trovare ulteriori me­todi di studio e di misura è di particolare interesse.

La registrazione di potenziali elettrofisiologici a livello corticale generati da opportuni stimoli acustici può essere un esempio di tali nuovi metodi. L ' uso del potenziale evocato quale elemento di studio sia n el campo audio­m etrico che in neurologia, è strettamente connesso alla necessità di estrarre da esso i parametri significativi.

L'estrazione di tali parametri è evidentemente condizionata dalla neces­sità di conoscere con sufficiente approssimazione tutti i fattori che concor ­rono alla generazione del p otenziale evocato c delle sue variazioni. Ci si rende conto di trovarsi di fronte ad un sistema, quello stimolato, notevolmente complesso per il numero di sottosistcmi da cui esso è costituito e tra di loro certamente interagenti.

Nel caso di stimolazione acus tica eseguita sull'uomo s i hanno inoltre difficoltà pratiche di accedere a punti intermedi dell' intera catena.

In questo caso dWlque lo studio globale del sistema acquista un note­vole interesse al fine di t rovare un possibile legame fra l'ingresso e l'usci­ta, s ia per costruire un modello, sia, come si è detto prima, per utilizzare il potenziale evocato come prova integrante degli attuali esami audiometrici.

(*) Lavoro svolto nell'ambito del Programma Speciale per le Tecnologie Biomediche del C.N.R. - Roma.

A nn. l i t. St~por. Sa.nìtà (1972) C, 714-71S

BRACALE, SCARPETTA E SERRA 715

È importante in un tale approccio individuare tutte le cause di varia· zione delle risposte evocate. Quest e cause possono essere est erne al s istema in studio, quindi di natura prevalentemente tecnica, o interne al sistema stesso e quindi di natura fisiologica.

È logico che le prime sono comunque prive di significato e di int.:resse c quindi vanno eliminate; fra le seconde invece vanno individuate quel­le che possono divenire di interesse prioritario nella costruzion e del modello c quelle che vanno anche esse eliminate 11el caso di impiego eventuale del pot enziale evocato n egli esami audiometrici.

In particolare è n oto che il segnale evocato dipende dalle caratteristiche degli impuls i di stimolazione, dal tempo intercorrente tra due stimoli sue· cessivi e dal m odo con cui essi vengono presentat i (ripetitivo, irregolare, casuale). Questa ultima dipendenza è in genere ricollegabile a considerazioni sulla assuefazione allo s timolo e a llo stato di attentività del soggetto. Su tali fenomeni, anche se sono stati c continuano ad essere oggetto di di­verse ricerche, le interpretazioni e le conclusioni sono spesso discordanti (FRUHSTORFER, SAVERI & JARVILEHTO, 1970; FRUHSTORFER, 1971; WEB• STER, 1971). È quindi importante cercare di quantificare, laddove sia pos· sibile, i risultati ottenuti ed individuare delle relazioni che possono r egolare questi fenomeni. P er quanto abbiamo già detto è di interesse prioritario p rocedere ad una standardizzazione dei metodi di misura per individuare cd eventualmente eliminare le cause di variazioni.

Ciò comporta, come primo passo, la definizione delle modalità di sti· molazione e l'impiego di una strumentazione adeguata e di caratteristiche t a li da n on generare ulteriori errori metodologici.

Nel primo punto rientrano, ad esempio, la disposizione degli elettrodi sullo scalpo in zone piit opportune per prelevare il segnale cd anche le carat· teristiche degli stimoli acustici ed il loro modo di presentazione (ripetitivo , irregolare, casuale).

Scopo dd presente lavoro è quello di descrivere brevemente la strumen­tazione n ecessaria allo svolgimento ulteriore della ricerca sulla base dei primi risultati sperimentali presentati in altra sede (BRACALE, ScARPETTA & SERRA, 1971). In particolare, la nostra attenzione si è soffermata, per il momento, sullo s timolatore al fine di migliorare il rapporto SfN r ea1izzabile e di po­ter disporr e di sequenze di stimoli distribuiti second() una determinata legge casuale.

STRIDIENTAZIONE a) Lo stimolato re acustico.

Lo s timolo è rappresentato da un treno di oscillazioni sinoidali di deter­minate fr equenze, modulato in ampiezza da onde r ettangolari di durata c frequenza di ripetizione variabile.

La scelta d ella modulazione con onde r ettangolari è s tata determinata dal fatto che, essendo all'inizio di una tale r icerca c ignorando completamente

Ann. l at. Supcr. Sanità (1972) t, 714· 718

716 SE~Ilt\ARIO DI E LET1' BO!'ò i CA BIOMEDICA

la relazione ingrc::-so·U!>t'ita del sis tema stimolato, s i è ritenuto opportuno procedere r.on s timt>li contenen ti non troppi parametri variabili. Quincli non s i vuoi fare uso. attualmen te, di complica ti generatori trapczoidal i e triangolari con fronti di salita e discesa regolabili .

Le caratteristiche degli stimoli devono essere t a li da non generare pu .~·

sibili errori n ella misura, nel senso che gli s tess i devono essere caratteriz· zati da minima dis torsiont' e artefatto di commutazioné; da un eleva i o rapporto S/N (intendendo come rumore anch e il residuo di tono acustico durante l'assenza dell' impuho di s timolazionc), c da una alta stabilità nr l tempo dci parametri ca ratteris tici dell' impulso .

Rjguardo al rapporto S/N va fa t ta una precisazione. In lettera tura sono presentati tipi di stimolatori farenti uso di circuiti

modulatori di vario tipo. Qualcw10 presenta un rappor to 5{~ pari a 60dB (KLING, BEITLER & SrEPHENSON, 1970). Questo comporta che stimolando il soggetto con un livello sonoro di 100dB, n ei momenti di silenzio permani' in r ealtà un rumor e di fondo di 40dB, valore che certamente può avere un notevole peso in considerazione di eventuali effetti assuefativi . Queslo fatto deve anche essere tenuto presente nelle misure tendenti a verificar~'

la legge fisiologica di Stevens tra l'ampiezza di stimolo c la risposta evocata n ella quale, alle volte, si sono raggiunti livelli sonori di 100dB (DAVIS & ZERLIN, 1966; ANTINORr, SKI N:-<ER & l o NES, 1969). I n questi casi la pn·· senza del piedis tallo sonoro innanzidctto p otrebbe completamente falsarf' la misura.

Sulla base di queste indicazioni si è r ealizzato uno stimolatorc n el quale la modrùazione ad impulsi è ottenuta ricorrendo ad un circuito porta anzichì­a normali moltiplicatori, utilizzando il circuito in te grato RCA CA 300 l come amplificatore a guadagno variabile con legge non lineare. Ciò ha consen· tito di ottenere un rapporto S/N di 80dB.

Lo sch ema a blocchi semplificato è riportato in }' ig. l.

USCITA

SINCRONISMO (Al CALCOLATOR E)

Fig. l. - Scb.emn u Llocchi d ello st imolntorc r culizznto.

h) Il ,generatore di sequcnz('. Come si è detto, le r isposte dipendono dal modo di stimolazione (ripe·

titivo e casuale) .

A nn. l at. SupcT, Sanità !1972) 8, 714- i!S

BRACALE, SCABPETJ'A E SERRA 717

A titolo di esempio nella Fig. 2 sono riportati i rilievi che mettono in luce tale fenomeno (BRACALE, SCARPETI'A & SERRA, 1971).

SIN.

OES.

SIN

OES

OES.

SIN.

O ES.

Fig. 2.

T•IOOS.

T • 100 l.

T • 250 s.

T•210S.

SCAU T- : , ••. 1 r"'' SCAlA Tl..,t : 1 c• • 20 ••·

RIPeTITIVO

CASUALe

T•SOOL T • 1000 l

Potenziali evocati di due soggetti da stimolazioni binaurali al variare del tempo totale di stimolazione. I potenziali sono prelevati dalle zone temporali ed ottenuti con IGO stimoli di durata T di 20ms., e tono di 1kHz.

Al fine di approfondire lo studio in questo senso, si nt1ene indispen· sabile ricorrere ad una presentazione degli stimoli in modo irregolare e casuale·. Riguardo a ciò si deve tener presente la necessità della completa casualità nella legge di costruzione delle sequenze di stimoli; in caso contrario possono sempre entrare in gioco fenomeni assuefativi. D'altro canto è anche impor­tante ai fini dell'estrazione dei parametri significativi dei potenziali evocati conoscere la legge di distribuzione casuale degli impulsi di stimola~ionP. Per questi motivi lo stimolatore è stato dotato del deviatore S per sceglif're il modo di stimolazione ed inoltre è stato dotato del blocco « generatore di sequenze casuali».

Quest'ultimo si basa sull'idea di utilizzare l'emissione radioattiva da parte Ili una sorgente a vita media piuttosto lunga e usare gli impulsi di conteggio

A nn. I st. Sttpor. Sanità (1972) a. 714- 718

i l 8 !>E\JI~ARIO DI ELETTRONICA BIOMEDICA

di un tubo Geiger com e segnali di sincronismo per lo stimolatore. I1 sistema cmittcnte·tubo Geiger è montato su di una slitta meccanica a movimento micromct rico in modo tale da variare il valore medio dei conteggi nell'uniti! di t empo e, conseguentemente, l'intervallo medio fra stimoli success.io.·i.

Le diverse sequenze degli impulsi, distribuiti secondo la legge di Poisson, vengono registrate su nastro magnetico. Ciò consente di costruire prcce· dcntemeute le sequenze stesse con diversi tempi medi ed utilizzarle succes­sivamente come impulsi di inizio per la stimolazione.

Gli A.4.. desiderano r ingraziare il Prof. F. Cappucc-ini per gli utili consigli e suggeri ­menti foruiti n ello svolgimento del presente lavoro. R ingraziano oltresl il Prof. A. R usso Spenn, titolare della Cattedra di Idraulica per aver cortesemente messo a disposizione l'elaboratore impiegato nella presente ricerca.

Riassunto. - Nel presente lavoro vengono discussi alcuni problemi inerenti l'impiego dei potenziali evocati da stimolazionc acustica. Si sug­~crisce la necessità di procedere ad una standardizzazione dci metodi di mi· sura p er individuare cdi' eventualmente eliminare, se ciò è richiesto, tutte le cause di variazione del segnale EEG non direttamente connesse a var ia­zione ddlo s timolo.

Sulla base di queste indicazioni, viene presentata parte della strumenta­zionc di base impiegata nel proseguimento d el1a ricerca.

Summary (Prohlems conceming the mPasurem ertt of evoked EEG poten­tinls) . - In the prcsent papcr thc problems conccrning the measurc:ment of auditory cvoked potentials are briefly discussed.

Standardization criteria are requested for individuating the variation motins of EEG !>ignal intcrnally to thc physiological system.

The papcr describcs a part of the ins trumcntation. r calized follo'' ing thc pre,·ious indications.

BI BLIOGRAFIA

A:-<TJ!'iORJ , F., P . H . SKJI'i!'IER &: J. J . Jo:o~Es, 1969. Relation hetween Sound lntensity and .\m­plitude of the AER at Differrnt Stimulus Frequencie&. ). Acoust. Soc. A m., 46, 1433- 1436.

BRACALE, :\f.. G. SCARI'ETTA & C. SERRA, 1971. Misure di potenziali c-vocali da stimolazione acustica. L XXII Riunione Annuale A ET.

DAVJS, H . &: S. ZERLJ"i, 1966. Acoust ic Relation of the Human Vertex PotentiaL .T. Aroust. Soc. Am., 39, 109- 11 6.

FRtiiiSTORFER, H ., 197 1. Hnbituatiou and Dishabituation of the Human Vertex Rc.pouse. Electroenctph. Clirr. Ntrtrophysiol., 30, 306-312.

Fnuu STORf'ER, H., P . SA VERI & 1'. ]ARVJLEHTO, 1970. Short-Term Hahituation of the Audi­tory Evoked Re~ponsc in ~fan. Eleclrotnceph. Qin. Neurophysicl., 28, 153- 161.

Ku!'IC, V., S. DEITLER & E. STEl'llE"<SO"', 1970. Sinusoidal Burst Generator for Auditorv. Evoked RebpOnbC Research IEEE Trarrs. Bio-.\1ed. Eng. , 74-76.

WERSTER , W., 1971. Tbe Effccts of R epctitive Stimulation on Auditory Evoked Potential-. Eleclroenuph. Clin. 1\'europhysiol., 30, 318-330 .

. 4 nn I st. Su per. SanitA 11972) • 714 il

r

\

/

Su di una nuova tecnica flussimetrica indiretta mediante pletismografia

F. SCHIVO, L. AGLIE'M'I e N:J PROIA

Istituto di Clinica Chirurgica l d~U'Univer$ird degli Studi di Roma

Per un'adeguata valuta:tione delle condizioni circolatorie in un distr etto vascolare periferico, la misurazione del flusso ematico costituisce il rilievo di maggior interesse anche se, ancor oggi, non esistono metodiche ideali per la sua d eterminazione. I risultati più attendibili, infatti, si basano su sistemi cruenti - quale la flussimetria elettromagnetica - o su altri sistemi di non faéile applicazione clinica; di più largo u so è invece la pletismografia, nonostante l'incomplet ezza dei risultati che è in grado di fornire.

Secondo i canoni tradizionali, questa metodica, attraverso la regis tra­:r.ionç delle modifica:tioni di volume di un arto, permette la determinazione

~ l

del « volume del polso», cioè di quel quoziente ematico dipendente dalla azione sisto-diastolica, che in realtà rappresenta solo una parte dell' effettivo Russo sanguigno. Questo, in effetti, oltre che da questa componente pulsante è costituito da una componente continua che - pur rinnovandosi - occupa st abilmente il distretto vascolare dando luogo ad un volume fisso non evi­d enziabile con l'esame.

Nell'intento di pttenere informazioni più globali sul flusso che ten essero conto di entrambe l e componenti, nei comuni rilievi pletismografici è stato introdotto un artifizio tecnico, consist ente n ell'esercitare un brusco ost acolo al deflusso venoso a monte del t erritorio n;l quale si esegue lo studio. In tal modo, le variazioni di volume che vengono registrate corrispondono alla intera quantità di sangue che riesce ad affiuire n ell'arto ma ch e non può abbandonarlo finchè non riesce a vincere la resistenza creata nelle Yie di deflusso.

Da un pun to di vista t eorico questa soluzione è di indubbio interesse, anche se ad essa va obiettato che, al momento dell'occlusione venosa, il let to vasale è già occupato dal sangue circolante p er cui l' ulteriore riempi­mento dev e portare le potenziali capacità di accoglimento del letto circola­torio, limitatamente alla poesibilità di distensione residua delle pareti vasali .

.4. nn. I st. Supe1'. Sanit4 Cl972) , 719- 724

\

720 S.E-"11:-IARlO DI ELETTJIONICA DIO&U:nJCA

In La::-c a tali prC'supposti, abLiamo introdotto n elle dctcrmiuazioni pletismografichc un'ulteriore modifica che, a nostro avviso, ci pare in grado di ri~;olvcrc il problema in modo soddis facente. Essa consiste' nel prc,·cnti\ o totale vuotamento - mediante compressione esterna - del distretto vascn­larc in esame, seguito dall'arresto del circolo. Al momento della r egi stralr.ÌOlll' plctismografìca, quando si ripristina il flusso, s i dist'onc così di un'ampia capacità vuota rappresentata dal letto Yasale esangue, senza la pres<·m:a di alcun ostacolo, poichè il dcflus50 venoso è libero. Pertanto non si ,·cri fi­cano quelle condizioni di sovradistcnsionc delle pareti vasali come n cllt· dctcrmiua:T.ioni con fostruzionc vcnol'a.

L'aumento di volume cosl registrato corrisponclerà alla quantità glol,alt· di sun~nc n ecessaria pl·r riempire il segmento c sarà costituita sia dalla com­f'On r.ntc continua che da quella pulsante. Quindi un semplice rapporto volumc,1tcmpo permetterà tli risalire ai valori del flusso.

In realtà anche questa metodica non è sccvra da critiche: infatti lu fa c i~chcmica, indispensabile per ten<'r l'arto esangue, anche se di breve durata. altera lo stato funzionale del letto circolatorio, con conseguenti condizioni di ipcrcmia reattiva che danno luo~o a valori di flw;so massim~lc

per riduzione delle r esistcnt.e perifericl1e. Ln nostra ricerca, in fas<' preliminare, l· s tata condotta sugli arti s up('riorì

di soggetti normali. Abbiamo impiegato un ' apparecchiatura costituita da un involucro iu

plastica. di capacità e di forma adeguata per accogliere Ja mano c l'a' am­brarcio fino al gomito; n ella sun parete esist t.: un'intercapedine fornita da tubulatura con du e uscitt•, delle quali una da collegare all'apparato mano­metrico e di registrazione, l' altra per stabilire con introduzione e detraziOJw d 'ari<l le pressioni occor renti n elle diverse fasi dell"esamc. \.:n rubin etto a dnl' vie permette l'alterna utilizzazione di una delle dtLe uscitl·.

Pl'r il rilic,·o c la regi.stra:T.ion<' delle pressioni i.· s tato impiegato un tru­sduttore di pressione modello 268 Hewlett Packard, di ele,·a ta sensibilit il e precisione, collegato con preamplifìcator c Carrier modello 350-1 100 f.~T e un s istema scrivente fotografico a 4 canali della st essa ditta.

La metodica applicata prevede come primo atto la determinazion e dd volume del segmento in esame, che vit>nc ricavato dalla differenza fra la quantità di aria immessa ncll'intercapcdinc, occorrente per raggiungere la pressione di 5 mm di Hg, c il volume di gas necessario a raggiungere la stessa pressione a manicotto vuoto. Le misure di controllo, effettuate con sistema t radizionale ad acqua, hanno fatto registrare uno scarto di ::: 5%. prc: ~umibilmentc in rapporto a v ariazioni t ermiche o ad insufficiente rigidii'l del sistema.

Successivamente si procede a ll'espulsione di tutto il sauguc presente nell "arto, che viene ottenuta stabilendo nell'interr,apedine una pressione di

An11. !st . .S<I/IU. S<miltì (l 072 ) 8. 719-7~4

t

) , 1 l j ,,

·'

l r

SCHIVO, AGLIETTI E PROIA 721

200-250 rum di Hg; con un manicotto sfìgmomanometrico situato a monte del pletismografo, portato ad eguale regime pressorio, si blocco poi la circo· lazione consentendo di mantenere l'arto esangue fino al momento della registrazione flussimetrica.

A questo punto la pressione dell'intercapedine . dell'involucro viene abbassata fino a valori di 6-8 mm di Hg e si esegue la taratura del rapporto volume/pressione, mediante introduzione di 40 mi di aria, frazionati di 10 in 10. Detratta l'aria utilizzata per la taratura e ripristinati i valori pressori di base, si sgonfia rapidamente il manicotto che mantiene l'arto esangue, permettendo la ripresa del flusso.

Il sangue, scorrendo senza ostacoli, riempie tutto il sistema arterioso e venoso, determinand~ un aumento di volume dell'arto proporzionale alla quantità globale di riempimento. Ovviamente gli spostamenti di volume si ripercuotono nell'intercapedine dando luogo a variazioni pres~orie che pos­sono essere .quantificate in base alla taratura in precedenza eseguita.

Fig. l. - Tipico tracciato di ima registrazione pletismografica. Nella prima parte è apprezzabile la deflessione positiva, espressione delle modificazioni volumetriche alla ripresa del ftusso, ·con caratte­ristica curva a rampa su cui si inscrive l'onda sfigmica. Quindi il tracciato raggiunge un valore massimo che in seguito va progressivamente riducendosi sino a stabilizzarsi su un plareau che si mantiene invariato nel tempo.

l,a registrazione continua durante la fase di riempiinento mostra un tipico tracciato che, partendo da un valore di base corrispondente al regime pressorio esistente nell'intercapedine quando l'arto è esangue, subisce una deflessione positiva, espressione delle modificazÌimi volumetriche alla ripresa del flusso, che si manifestano con una caratteristica curva a rampa su cui si inscrive l'onda pulsatile (Fig. 1).

In sintesi si registra il flusso di riempimento che dapprima cresce in maniera lineare per poi giungere, con andamento asintotico orizzontale, ad un valore massimo che si mantiene per un certo periodo di tempo. Quindi il tracciato tende lentamente a decrescere fino a portarsi ad un liveJlo che resta definitivamente stabile, rappresentato da un plateau fisso con sovrap·

Ann. 1st. Super. Sanità (1972 ) a, 710-724

9

722 SElfll'\-'RlO D I EW::TTROl'\IC-' BIOMEUICA

Fig. 2. -Esempio di tracciato dove vengono messi in evidenza l'angolo a da cui è possi­bile risalire al flusso, il valore del riempimento massimo in fase post -ischemica (Qmx) e quello del riempimento medio (Qmd) quando le condizioni circolatorie si sono normalizzate. La diffe~·enza tra questi due valori d !k l'entità dell'iperemia reattiva.

Fig. 3. - Altro esempio di tracciato pletismografico con rilievi emodinamici offerti dalla metodica.

posta l'onda sfigmica. Ciò in rapporto alle già accennate condizionj di iperemia post-ischemica che vanno riducendosi progressivamen te sino ad estinguersi.

Ovviament e dall 'angolo a, fornito dall'inclinazione del tracciato in ascesa r ispetto alla linea di base, rapportato al tempo ed al volume del braccio, si risale agevolmente al flusso, che viene es p re!! so in mlfminfl 00 m1 di arto (Fig. 2-3).

.Ann. Jsl . .Su}Jt r. Sanìld {1972) l , 719- 724

SCHIVO, A.GLIETrl E PROU. 723

Oltre al flusso il tracciato fornisce altri elementi emodinamici di grande interesse.

Come si è detto, la fase iniziale ascendente del tracciato, lineare c o n l'angolo a, esprime il ilWiso massimo; ad essa segue una fase asintotica che presumibilmente è condizionata sia dalle resistenze periferiche che dal pro­gressivo equilibrio tra afBusso e de!usso ematico.

Il tratto successivo del tracciato rappresenta poi la capacità di accogli­mento del letto vascolare che, in un primo momento maggiorata dalla prece• dente fase ischemica, successivamente si stabilizza ad un livello inferiore quando le condizioni funzionali del circolo si sono normalizzate. In pratica la differenza fra questi due valori indica l'entità dell'iperemia r eattiva. Oltre a questi rilievi, espressione più vicina della metodica da noi adot-

Fig. 4. - Esempio di amplifica­zione dell'onda efigmiea che agli abituali repni di rep.truioue (trac­ciato in alto) non ~ chiaramente leggjbile nella sua morfologia. A ttraveno un eepale fi~~to di ealibruioue ~ possibile risalire al vo· lume del polso.

tata, il tracciato permette di apprezzare l'onda sfigmica, che, alle modeste ampJificazioni con cui si lavora, non è chiaramente visibile in tutti i suoi dettagli. Tuttavia, amplificando ulteriormente il tracciato e portando la velocità di scorrimento della carta a 25 mmfsec, è possibile registrare la tipica onda sfigmica con tutte le sue caratteristiche (Fig. 4). Da essa è anche possibile risalire, attraverso l'ampiezza sfigmica, alla determinazione del volume del polso, che rappresenta la differenza tra ft.usso arterioso e deflusso venoso per ogni sistole.

In conclusione riteniamo di poter affermare che la metodica da noi messa a punto, nonostante rappresenti una misura indiretta e non rigorosa, sia in grado di fornire dati emodinamici che, già in questa fase iniziale d~lle ricerche, si sono dimostrati di indubbio interesse.

A nn. lat. Supef'. Son!t& (1972) l, 71~7U

, •

721. SEMI 'iA RIO DI ELEIT:RO:'IIC.~ BIOMEDICA

Xcll'insieme, le determinazioni pletismografich<· Ja nor realizzatt• appaiono di notevole semplicità, di rapida attuazione e ,Ji precisione ahba­stanza attendibile. Quanto ai risultati que~ta metodica forni~rc non solo i valori del flusso ma informa auch<' su numerosi altri dati emodinamici eh<· finora con gli altri sistemi pl<'ti~rnografìci non era s tato possibile rilevare.

Riassunto. - Gli AA. dc~crivono una metodica pletibmogralìea per· sonalc p er lo studio d el Ausso ematico nei distretti vascolari periferici.

Le determinazioni vengonu effettuate m cdiant<' un involucro in plastica. atto ad accogliere il segm ento in esame, fornito di intercapedine che fung t• da camera d'aria per il rilievo delle modificazioni di volume dell"arto. Quest e, trasdotte in pressioni, amplificate e r egistrate da un apparato d ' elevata sensibilità, possono essere quantifìcate in nùfmin/ml di. tessuto previa tara­tura del sistema con volumi noti.

Rispetto ai prelievi pletismograG ci tradizionali, in genere in completi cd artificiosi, la metodica originale messa a punto dagli AA. consente il rilievo del flusso durante la fase di riempimento del segmento in esame. eh<' preventivamente viene r eso esang ue. Ciò è sta to r eafuzato mediante una contropressione esterna esercitata sulla superficie dell 'arto, con valori superiori a quelli di p crfusion<' sistoliea c conseguente arresto del circolo.

Alla sua riapertura le variazioni di volume dell 'arto, rapportate al tempo, permettono di risalire agevolmente al flusso. consentendo inoltre lo studio di numerosi altri parametri cmodinatnici di notevole interesse clinico .

SlWliDary (An originai pletismographic techniqur for tlre study of blood flow). - The AA. prcsent an originai pletismographic t echnique for thc s tudy of blood flow in tbc peripberal vascular bed.

The determinations werc obtained by means of a plastic sleeve, capabl<' of gath ering portions for examinations, with spacc providcd to form an intcrspacial cavity for the purposc of measuring tbc volume modifìcations of the limb. These modificationll, converted into prcssure, amplifìed anrl r ecorded by a highly scnsitive apparatus, can b e m easured in ml/min/ml of tissuc after having ealibrated the system with standard values.

In comparison to classica! pletismographic studics, which in gen erai are incomplete and inaccurate, tbc Author's mctbod pt'rmits the study of hlood fiow during tbc refilling phase of the examincd limh, which has h een previously emptied ofhlood. This was accomplishcd by applying an external pressure on the limh surface whose value was greatcr than the sistolic pressure. On release the extt>rnal pressure the variations of tbe limh volume in proportion to the time, pcrmit easy measuremcnt of blood fiow, together with the study of various other paratemeters which can be of clinical interest.

Ann. I st. Supcr. Sanitd (1972) 8, 7111-724

' /

Cartella clinica su calcolatore elettronico per centro scoliosi

G. F. DACQUINO•, L. DIVJETI•, A. PEDOTTI•, G. A. FRASSI••, A. ROMANò••, e P. SIBJLLA ••

• lui1uw di Eleuronica, Politec:nico di ,lfilano. • • lJtilulo Ortopedico G. Pini, Milano.

Il lavoro qui presentato è s tato svolto nell'ambito del programma di ricerca« Progetto Scoliosi» che viene svolto in collaborazione tra l'I stituto Gaetano Pini e l'Istituto di Elettrotecnica cd Elettronica del P olitecnico di Milano.

A seguito di questa collaborazione, l' I stituto G. Pini e l'Istituto di E let· trotecnica ed E lettronica del Politecnico di Milano hanno costituito un Centro per Jo s tudio e la t erapia dcUa scoliosi. La sede di d etto Centro, che entrerà in funzione prossimamente, è presso l' I stituto« G. Pini» e s i avvarrà della collaborazione di specialisti ortopedici ed ingegneri.

In questo programma il problema della scoliosi è stato affrontato da un nuovo punto di vista. Il problema viene visto infatti alla luce della mo· clerna t eoria dei sistemi (DACQUINO el al., 1969 a , b; 1970 a).

Gli scopi di questo programma sono:

- R evisione critica di tutte le t eorie formulate sulla eziologia della scoliosi e sulla sua patogenesi.

- Studio e confronto dei vari metodi correttivi usati : or topedici e chirurgici.

- Proposta di nuove terapie.

~ s tato costruito un modello matematico del rachide che a questo stadio di realizzazione permette uno studio significativo di tutti i componenti che giocano un ruolo preminente sul controllo delle forze che ~giscono sul rachide e delle loro in tcrazioni (DACQmNO et al. , 1970 b). La necessità di una messa a punto parametrica di questo modello ha portato alla concezione di una par· ticolare cartella cliniça su calcolatore strutturata in modo da fornire i dati e le correlazioni necessarie. Tale cartella verrà adottata presso il Centro.

..t nn. I•t. Supe1'. Sonit4 (1972) l, ;zr. 794

726 SEMINARIO DJ EL.ETTIIONICA BIOMEDICA l

MODELLO MATEMATICO

Il modello matematico del rachide è stato realizzato partendo da una schematizzuione dei componenti anatomo-fìsiologici che costituiscono il sistema di regolazione della colonna vertehrale (Fig. 1).

POSI :tiONE

Fig. l. - Sobematizzazione dei componenti anatomofì.siologici che costituiscono il a.istema di regolazione della colonna vertebrale.

In detto sistema si possono distinguere vari blocchi: un primo blocco, che riguarda il sistema meccanico, comprende ossa, dischi e legamenti; un secondo blocco, che riguarda il sistema muscolare, comprende sia la mu­scolatura intrinseca che estrinseca del rachide; un t erzo blocco che comprende il sistema nervoso che presiede al controllo posturale.

Gli altri blocchi indicati rappresentano le retroazioni di forza o di posi­zioni interessanti il sistema ed inoltre quelle dovute al sistema visivo, al sistema vcstibolarc ed ai propriocettori muscolari. Il modello riproduce il comportamento della colonna nel piano frontale che è il piano principale per lo studio della scoliosi. Il sistema meccanico, indicato in Fig. 2, ha come in·

Forzt ntt.ucola ri

F.,, F.,, F.,,

F.,.,

•• .,, f1 Coftf/gur • r iOI'Jt

lf4

ftOif'•trft • ..

Fig. 2. - Schematizza­sione del &i· atema mec­canico, parte del aistema di Fig. l.

A nn. la t. Super. Sanità (1972) l , 725-734

DACQUINO, DIVIETI, PEDOTrt, PllASSl, RO~Nb E SIBILLA 727

gressi le fo~ze musJolari ed in uscita gli angoli relativi di cia­scuna vertebra rispetto 'l quella che la precede partendo dalle vertebre lombari. L'elaborazione su calcolatore fornisce diret· tamente un disegno schematico della colonna per mezzo di un tracciato plotter numerico (Fig. 3). (DAQUil'{O el al., 1970 c).

Fig. 3. - Disegno schematic.o della col #nna vertebrale.

CARTELLA CLINICA

Per quanto detto precedentemente, ' appare chiaro che, per i fini diagnostici, terapeutici e di eziologia proposti, il problema del reperimento e della conservazione dei dati as· sume una grande importanza e deve essere affrontato con , una metodica specifica. Infatti la cartella clinica è stata con· cepita per soddisfare le seguenti esigenze.

L'analisi statistica dei dati raccolti ed il loro esame com· parato permetterà una verifica della struttura del modello e

cioè una conferma delle relazioni esistenti tra parametri del modello stesso. Sarà inoltre possibile verificare l'esistenza di dati non significativi e quindi procedere ad una ristrutturazione della cartella medesima eliminando even· tuali parti irrilevanti ed ampliandone altre risultate più carenti.

In.finc, una volta determinato il valore numerico dei parametri perti· n enti al singolo caso, mediante un« fiuting » tra evoluzione del modello e del paziente, sarà possibile prevedere il decorso della malattia o le modifìcazioni a seguito di terapie eseguibili.

La cartella clinica si compon.e di diverse parti (Fig. 4). Dopo la determinazione dei dati anagrafici del paziente, in cui si è tenuto

conto anche di notizie inerenti i genitol"i sia per il luogo di provenienza che per le loro condizioni sociali, si passa ad una determinazione specifica dei dati anamnestici familiari che tiene conto delle deformità ossee e della pre· senza di scoliosi in collaterali ed ascendenti o dell'incidenza di altre malattie ossee o neurologiche.

L 'anamnesi remota del paziente, oltre alla presenza di malattie meta· holiche, ossee o nervose, indaga l'eventualità di malattie della madre in gra· vidanza o azioni teratogene da farmaci e radiazioni. L'anamnesi prossima rip.orta tutte le notizie iDerenti all'insorgenza della malattia e le terapie ese­gmte.

L'esa me clinico, oltre al rilevamento di tutti i parametri classici cono· sciuti ed indicati dai diversi AA. che particolarmente trattano la defonnità (Stagnara , Cotrel, Moe, Blaunt, ecc.) dà particolare spazio alla tipizzazione radiologica delle curve, sia sotto carico che con test di elongazione e con

A nn. lat. SupeT. Sanitd. Cl97Z) l, 72~734

72fl Sl.AII'ARI O DI U.ETTRO~I (.A Dlll)tf.LIICA

ISTITUTO ORTOPEDICO I STITUTO DI ELETTRONIC~

del POLITECNICO DI MILAN O "G. P I N l "

CENTRO PER lO ST UDI O [ LA TERAPIA DELLA SCOLlOSI

C A R T E L L A CLINIC~

Nome Cognome

ti. Cartella ~-_.._~ l) Dat i anagrafi ci

2)

Dat a di nascita (mes e e d anno) M F

Sess o o o in piedi cm.

Altezza seduto cm.

Peso

LocalitA di origine del padre (C.A.P.)

Localita di origi ne della madre (C. A.P .)

o estero O

Composizione famili ,ere (prlmogenito ,s econdogeni to ecc .)

E!~!9r!_!9!~~!çQ_:_!!!~~~!!r! : Si No

i di osi ncras 1a per al cuni alimenti o o ali mentuione inco111pleta o o

E~!!9r! _ !~~!~~~!!!_(~Qç!Q_~çQ~Q~!ç!l=

disagiato o abb iente o

Ana111nes 1 familia re {A. F ·l 51 No

1 n col latera r , o o Deformi U Oss ea

In ascendenti o o 1n collaterali o o

, Scol1os1 In ascendent i o o

Fig. ~ - l'urli componenti Lo corlello clinica .

.• n11 . hl. Su1•cr. S<t n i ld 11972 l , 725- 7:U

DACQVIl'IO, DIVIBT10 PEDOTJ'l. FlUSSI, BO!IUNÒ B SI.BJLLA

51 No Altre malattie [] []

Altre malatt i e ossee e ne urologiçhe [] []

qual1

3) Ana•nes1 remota del paziente (A.P.R.)

Malattie della madre in gravi dan za

Azioni teratogene de farmaci o radiazioni

De f ormitl ossee concomitanti

Alterazioni ocu lari

Alterazioni vestibolari

Alterazioni cardia che

Terapia ra diante

Rachitismo

Dsteocondrosi e condrodiplasie

Heu rofibromatosl

Marfan

Al bright e diplasi e fibrose

Polio e malattie neurologiche

H a la t t i e re n ali e i n test i n ali

4) Anannesi pr ossima del paziente (~ . P.P.}

Eta di Insorgenz a

[]

[]

[]

D

D

[]

[]

D

D

D

D

D

[]

o

Fig. 4 - Part i componenti la cartella clinic4.

[]

[]

D

D

D

[]

o []

[]

o D

[]

[]

o

729

A Il n . h t. Supe1'. Sanità (1972) l, 725-73~

;:w SF.\IT'IARIO Il i LLI::TIRO;\ ICA 810\111111 \

Q !H!!~~ :

• riposo (n " ett i respiratori al min ut?)

a sforzo (n" etti rts p1rttor1 al mi nuto)

Dolori rac hi de i

Tra tt t ment o segu i to

- ginnast ic a

- co rsett i g t s sat i

- co rsttt i or topedici

· tretttment o ch i ru rgico

- ne s s un tra tt t mtnto

Puberta (mese t anno)

Si o

o o o o o

Si

N t> o

o O tipo

O tipo

O tipo

o

No • Pt l osi ta pub e o o o

5 ) Esame cl i nico

Statura seduto (protu be ran za occ ipi t al e -bi s iliaca pos t er i o r e) cm.

Stat ura sup i no cm.

St a tu ra in ortos t e tlsmo cm. 51 tlo

Es ame ne ur o ( po s itivo o nt g t tivo pe r tiferimento) O O

~ !f ! ~~~ ! -~ !~~~ !r!ç!

No rmo O Sini st r a D t str a

IPO 0 JPO 0

IPER 0 JP[ P 0

Fi~ . .J - Parti componenti la cartella cliuit·n.

A m1. h t. SuJlor. Sonlt!l (1972) 8, 7~>-7~1~

DACQUI;\"0, DIVIETI, PEDOM'l, PRASSI, ROIItiA:"<Ò E SIDILI.A 731

Si No Segn i cu tanei o o Nota ............. .... ................ ...... .. ... .

6) Tf~i zzazi one delle cu rve

o lombare ad . Poshiont baci no

mm.

o Dor so lomb are as. altezza 4 spine

mm.

o Comb inata pd. 111111.

ps. mm. [] Dorsale

[] Cerv ico dorsale

[]Asimmetri a arti

Strapiombo (occipite - taglio intergluteo) mm . ~

Gibbo

Cerv1co dorsale []

Dç rsa l e []

Lombare []

7) Ti~ izzazione Radiologic a dell a Cu rva Sotto Cari co

Numero anse

D s lato ( curva prossi ma le) o o

l" Ansa 11 • Ansa 111 • Ansa JV • An sa + o o o

c D L s c D l s c o l s c o L s Vertebra s uperi ore [] [][] [][][] [][][] [][][]

Vertebra ap ical e ODO 0[][] [][][] [][][]

Verte bra l nferiore [] [] [] [] [] [] [][][][][][][]O[]

Fig. 4 - Parti componenti la cartella clinica.

A nn. 1st. Supcr . Sanit4 11972) l, 725-734

DACQUINO, D IVIETI, PEDOTTI, I'IIASSJ, nOMA NÒ E SJB rt.LA

9) Bending Tut

A) Con ves so

B) Conc avo

10) EU Ossta

A) Test di Rtsser (in +)

B) Sviluppo oss a carpali (G ro1 1scn • Payh )

11) Radiolog u

NuM ero delle radiograf i e (possibili senza supe rare il 11mi­

te di sicurezza 1n un dato tempo 4 ogni anno).

Standard Radiografi ci

l astre d1 JOxBO (2x30xBO)

Di stanza focale ( 4 •· oppure 2 ~ . )

12 Respirazione e capacit a vi t ale

li tri t n t agll t reale

Si No 13 Rilievi elettromiografici o o

~: Sulla cart e ll a scr i vere solo dati obiettivi e non prove­

nienti da elaboraz ioni.

Fif. 4 - Parti componenti la cartella clinica.

733

« beuding test>>. Sono pure riportati tutti i dati inerenti all'eta\ ossea (Risser , Grousch e Pyle) ed allo sviluppo sessuale dell'inwviduo (test ru Tan.ner).

Da ultimo vengono pure riportati tutti i dati spirometrici significativi, i dati inerenti l'E.C.G. ed i dati significativi cruersi dall'esame elettromjo. grafico.

Come si può rilevare da quanto precede, la cartella allo stadio a ttuale ~ esauriente solo per quanto riguarda i rilievi effettuabili sul si tema meeca· nico. P er quanto riguarda le prove specifi che per controllna c ~tli altri punti del sistema sono solo inseriti testa che rivelino l'effettivo rapporto di alcune

A""· la r. Swpef'. Sonlt4 11972} l , ~..$-734

734 SEMINARIO DI ELETTRONICA BlO:»EDlCA

alterazioni col fenomeno della scoliosi. Si tratta quindi di una cartella n on definitiva ma in via eli formazione; in effetti le successive elaborazioni perm r·t­tcranno di aflìnarc l'iclcntilìcazionc del sistema c quindi di :raggiungere gli scopi prefiss i.

Riassunto. - Il sorgere, presso l'Istituto Ortopedico G. Pini di Milano, Ili un centro per la terapia e lo studio della seollosi e l 'avere affrontato il pro­blema alla luce della moderna m etodologia della teoria d ei sistemi ha reso n ecessaria l' attuazione di una cartella clinica per scoliosi su calcolatore.

In essa si sono fuse due esigenze: l) lo studio a livello statistico dell'etiologia nota ed ignota della

malattia e della sua evoluzione; 2) lo studio della patoge11esi della deformità c della possibile evolu­

zione n el singolo caso mediante l'uso di un modello matematico del racludc. il quale necessita della identiiicazione dei parametri significativi c d el loro con tinuo aggiornamento.

V 1mgono indicati i modi di realizzazione pratica di quanto sopra P.nun­ciato, tenuto conto anche delle esperienze già attuate in campo internazionale come ad es . la cartella clln\ca pre c post operatoria, per deformità del rachide, di Harrington.

Summary (A clinical cardfor scoliosis on computer). - It has h cen n cccs­sary a t the Orthopaedic Institute G. Pini in Milan, to ohtain a clinical card fvr scoliosis on comput1·r.

In this card two requirements are satisficd: the statistica! study of thc known and unknown aetiology of thc disease and of his evolution , ancl th1· study of thc pathogen csis by meaas of a mathemat:ical model of thr rachis.

BIBLIOGRAFIA

DACQUL~o. G., L. DIVIETI, A. P.EDOTTI & A. RoMANÒ, 1969 a. La Bioingegneria, prime osser­vazioni sulle possibilità di impiego d ei calcolatori elettronici nella ricerca ortopedica, 540 Congresso S IOT, R oma.

DACQOINO, G., L. DIVIETI, A. P.enorn & A. RoMANÒ, 1969 b. Modello matematico della co · lonna vertebrale per lo studio della scoliosi. R. l. CA 69- 13, I stituto di Elettrotecnica ed Elettronica, Politecnico di Milano.

DACQUINO, G., L. DIVIETI, G. L. P ALEARt, A. P.eoorrx & A. ROltANÒ, 1970 a. A mathematical model of thc vertebra! spine for thc study of pathogencsis and treatment of scoliosis. Symposi11m ori Orthopaedics and Traumatology , Hospital for Joint Diseases, New York.

DACQUINO, G., L. DIVIETI, A. PEDOTTI & A. ROMANÒ, 1970 b. A mathematical model of the intervertehral disc. XI BIAS.

DACQUINO, G., L. DIVIETI, A. PEDOTTt, A. ROMANÒ, 1970 c. A mathematical model of tbc spine for the study of scoliosis. XI BIAS.

A nn. I st. Super. Sanit~ CH72) 8, /25-73~