Methods and technologies for advanced respiratory support modalities

The respiratory system facilitates the exchange of oxygen and carbon dioxide. Mechanical ventilation supports patients with respiratory failure by substituting part or all respiratory functions. Historically, invasive mechanical ventilation requiring intubation and sedation was common, but non-invasive ventilation is now preferred for its advantages, including reduced respiratory muscle deconditioning. Accurate respiratory monitoring is crucial for tailored support, necessitating indexes of respiratory condition and mechanical property estimations. Oscillometry, involving high-frequency, low-amplitude pressure perturbations, measures the respiratory system's impedance, providing insights into resistance and reactance. This Ph.D. work aimed to integrate oscillometry into ventilation strategies, focusing on: 1. Developing and validating methods for assessing respiratory mechanics in animal models under various ventilation strategies. 2. Evaluating the impact of innovative ventilation strategies on lung volume recruitment, ventilation/perfusion mismatch, and ventilator-induced lung injury (VILI). 3. Creating cost-effective, portable technologies for non-invasive lung mechanics assessment.

Il sistema respiratorio garantisce lo scambio di ossigeno e anidride carbonica. La ventilazione meccanica supporta i pazienti con insufficienza respiratoria sostituendo in parte o completamente le funzioni respiratorie. La ventilazione meccanica invasiva è stata di comunemente la più utilizzata. Tuttavia, la giorno d’oggi, si preferisce la ventilazione, in quanto non richiede l’intubazione e sedazione, e diminuisce il decondizionamento dei muscoli respiratori. Il monitoraggio accurato dei parametri di meccanica respiratoria è indispensabile per poter garantire terapie paziente-specifiche, che permettano una risposta più rapida al trattamento. L'oscillometria è una tecnica che permette la stima dell’impedenza respiratoria attraverso la misura della risposta infrequenza del sistema respiratorio a stimoli applicati esternamente. L’obiettivo di questo Dottorato è di integrare l'oscillometria nelle strategie di ventilazione, focalizzandosi su: 1. Sviluppare e validare metodi per stimare la meccanica respiratoria durante ventilazione meccanica. 2. Valutare l'impatto di strategie di ventilazione innovative sul reclutamento del volume polmonare, sul mismatch ventilazione/perfusione e sul danno polmonare indotto dal ventilatore (VILI). 3. Creare tecnologie portatili ed economiche per la valutazione non invasiva della meccanica polmonare.