La ditta STMicroelectronics ha fatto pervenire alla Scuola Superiore Sant’Anna un gruppo di quindici sensori P30PCB modificati. Dei quindici sensori sei sono stati cablati con fili di lunghezza di 1,50m e otto con fili di 15cm. La ragione alla base dei cablaggi di lunghezza 1,50m risiede nella necessità di dover integrare gli stessi in cateteri impiantabili prodotti dalla ditta italiana Enki. Gli stessi cateteri di cui si parlerà nel successivo capitolo si avvalgono di una lunghezza di 1,50m perché sono studiati per poter essere inseriti all’interno del muscolo cardiaco a partire da un accesso femorale. La taratura avrebbe dovuto riguardare l’intero gruppo dei sensori con cablaggi di 1,50m. Dei sei sensori sono stati sottoposti a taratura i due funzionanti. Per il primo sensore sono stati eseguiti tre cicli di andata e tre cicli di ritorno alle pressioni di 8kPa 16kPa 24kPa 32kPa e 35kPa. Per ogni ingresso pressorio sono stati acquisiti 1500 campioni. La stesse operazioni sono state effettuate per il sensore di controllo.
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Figura 4.16 : retta di andata e ritorno sensore 3
Figura 4.17 : retta di andata e regressione sensore 3
Sempre per lo stesso sensore sono state effettuate prove di stabilita nel tempo e di stabilità termica. Le prove di stabilità temporale sono state eseguite alle pressioni di 8kPa 24kPa e 35kPa per una durata di un’ora impostata settando un numero di campioni da acquisire pari a 90000 (la frequenza di acquisizione è di 25Hz).
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Figura 4.18: prove di stabilità temporale
Le prove di stabilità termica sono state condotte facendo variare la temperatura da 22⁰C a 41⁰C con una risoluzione approssimativa di 0,5⁰C. Per ogni riferimento termico impostato sono stati acquisiti 1500 campioni.
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Figura 4.19: prove di stabilità termica
Quest’ultima procedura è stata ripetuta invariata anche per il sensore di controllo. Il secondo sensore è stato invece sottoposto solo alle acquisizioni funzionali alla determinazione della caratteristica di trasferimento.
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Figura 4.20: retta di andata e ritorno sensore 5
Figura 4.21: retta di andata e regressione sensore 5
Considerando la capacità del sensore di controllo utilizzato in questa seconda calibrazione di raggiungere pressioni superiori ai 40kPa per il secondo sensore le acquisizioni dei 1500 campioni sono avvenute alle pressioni di 15kPa 29kPa 44kPa 58kPa 64kPa per tre cicli di andata e tre di ritorno. Per ogni riferimento pressorio in ciascuna prova e per ciascun sensore le uscite in tensione opportunamente condizionate una volta al pc vengono salvate in file.lvm. questi file sono così
68 funzionali alla successiva elaborazione dei dati. Quest’ultima fase viene condotta in ambiente Matlab. I passi che caratterizzano per ogni prova l’elaborazione dei dati sono gli stessi di quelli intrapresi nella precedente calibrazione. Dai grafici riportati e da un confronto con quelli presenti nel capitolo 2 è possibile notare come questi sensori P30PCB modificati mostrino una stabilità termica e temporale superiore rispetto ai precedenti anche se non è trascurabile l’isteresi nel sensore 5. Di seguito si riporta una tabella con i valori dell’intercetta e pendenza per i due sensori.
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Capitolo 5
Il catetere e il mock-up circolatorio
5.1 Design del catetere
Con il supporto della ditta Enki s.r.l. è stato progettato un catetere (fig.5.1) per i test in vitro ed in vivo su animale. La funzione del catetere è quella di ospitare al suo interno il sensore di pressione di cui parlato nel capitolo 2 e un termistore di cui si parla nel capitolo successivo. La funzione del termistore è quella di rilevare la temperatura e compensare la lettura in pressione del sensore P30PCB. Il catetere, che si pone come carrier dei due sensori garantisce anche un totale isolamento degli stessi dall’ambiente circostante senza che ne risenta la parte sensibile e quindi la lettura.
70 Il catetere ha un diametro di 7french (2,33mm) pensato per le dimensioni dei sensori che ospita. Il diametro di 7 french sì pone ottimale nell’ottica di test messi a punto in un mock up circolatorio di cui si parla successivamente, ma potrebbe richiedere una riprogettazione con l’ausilio di esperti medici in successivi test di validazione in vivo. La lunghezza del catetere è di 1,50m appositamente pensata per sostenere un accesso femorale. Internamente la struttura del catetere si articola in tre lumi (fig.5.2).
Figura 5.2: Immagine della struttura interna a tre lumi del catetere
Attraverso un lume passa il sensore di pressione con i propri cablaggi, attraverso un secondo lume il termistore e infine attraverso il terzo un filo guida. La funzione del filo guida è quella di fare da binario per lo scorrimento coassiale del catetere. Dall’accesso femorale (o in sostituzione da quello carotideo) si deve raggiungere il cuore o l’arteria da monitorare; il percorso viene segnalato e mantenuto grazie all’inserzione di un filo guida metallico caratterizzato da un diametro di 0.03’’ (fig.4.3).
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Figura 5.3: Immagine del filo guida (guide wire)
Il materiale metallico emocompatibile con cui il filo guida è realizzato garantisce poi che lo stesso possa essere visualizzato durante la manovra di inserzione e anche dopo tramite tecniche di imaging radiologico. Terminata l’inserzione e raggiunto quindi il sito di interesse si procede con l’inserimento del catetere. Gli housing del sensore di temperatura e del sensore pressorio sono dotati di fori (fig.5.4 e 5.5). Lo scopo delle forature è quello di garantire al flusso sanguigno di raggiungere il sensore e di lavarlo evitando o limitando così la formazione di tessuto fibroso intorno alle parti sensibili.
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Figura 5.5: holes sull’housing del sensore di pressione
Il materiale che costituisce il catetere è rappresentato per il 50% da solfato di bario. La presenza del solfato di bario (materiale radiopaco) garantisce visibilità e monitoring del catetere. All’altezza del sensore di pressione è anche presente un ring radiopaco con lo scopo di segnalare la precisa posizione dello stesso.