Development and bench evaluation of a smart support surface integrating multimodal sensing and localized low-flow oxygen delivery to support pressure injury prevention

Per chiunque trascorra lunghe ore sdraiato in un letto d'ospedale, la superficie sottostante è molto più di un semplice posto dove riposare; è una parte critica della propria salute. Quando il corpo rimane immobile per troppo tempo, il peso del corpo preme contro la pelle e i tessuti sottostanti, interrompendo il flusso di sangue e ossigeno. Questa pressione, combinata con il calore e l'umidità che si accumulano tra la pelle e il materasso, può causare la degradazione della pelle, portando a ferite dolorose e pericolose note come lesioni da pressione. Sebbene spostare regolarmente un paziente sia il modo standard per prevenire queste lesioni, non sempre è possibile farlo con la frequenza necessaria, specialmente negli ospedali affollati o per pazienti con mobilità limitata. Gli scienziati cercano da tempo modi per creare letti più intelligenti che possano non solo percepire quando la pressione sta diventando pericolosa, ma anche migliorare attivamente l'ambiente proprio a contatto con la pelle per mantenerla sana.

Un team di ricercatori in Indonesia ha compiuto un passo significativo verso questo obiettivo costruendo e testando un nuovo tipo di prototipo di materasso intelligente. Questo dispositivo, che chiamano superficie di biancheria intelligente, è progettato per fare due cose contemporaneamente: monitora costantemente le condizioni proprio dove il corpo del paziente tocca il letto e pompa delicatamente una piccola quantità di ossigeno in quello stesso spazio. L'idea è che, conoscendo esattamente quanta pressione viene applicata e mantenendo la pelle fresca e asciutta aggiungendo anche un po' di ossigeno, il letto possa aiutare a prevenire la formazione di piaghe in primo luogo. Tuttavia, i ricercatori sono stati molto attenti a definire ciò che stavano testando. Non hanno applicato questo dispositivo su pazienti reali per vedere se fermava la comparsa di piaghe. Al contrario, hanno trattato il materasso come un pezzo di attrezzatura ingegneristica, sottoponendolo a una serie di rigorosi test su un banco di lavoro per vedere se i sensori funzionavano correttamente e se il sistema di ossigeno poteva operare senza causare altri problemi.

Il team ha costruito un prototipo che sembra un materasso standard ma è pieno di tecnologia nascosta. Sotto lo strato superiore, hanno inserito sensori in grado di percepire la pressione, misurare la temperatura e rilevare quanto sia umida l'aria proprio contro la superficie. Hanno anche intrecciato una rete di minuscoli canali attraverso il materasso per fornire un flusso costante e basso di ossigeno. Per testare se questo sistema funzionasse, hanno posizionato il materasso sotto pesi diversi per simulare una persona distesa sopra di esso. Hanno applicato quantità specifiche di pressione, equivalenti a 40, 80 e 120 millimetri di mercurio, che sono livelli di pressione comuni riscontrati in un contesto ospedaliero. I sensori riportavano la pressione che percepivano e i risultati erano sorprendentemente vicini ai pesi effettivamente applicati. Quando il materasso veniva premuto con una forza di 40 unità, i sensori registravano una media di 41,2 unità. Con una forza di 80 unità, ne registravano 78,9, e con 120 unità, 118,4. La differenza tra ciò che la macchina percepiva e ciò che era effettivamente presente era molto piccola, solitamente meno di due unità, suggerendo che i sensori fossero accurati e stabili.

Successivamente, i ricercatori hanno testato il sistema di consegna dell'ossigeno. Hanno impostato la macchina per pompare ossigeno a un ritmo di un litro al minuto, un flusso delicato destinato a rinfrescare l'aria senza far volare via la biancheria. Hanno lasciato che il sistema funzionasse continuamente per sei ore, poi dodici e infine per un intero giorno. Durante tutto questo tempo, il flusso è rimasto costante, oscillando intorno al target di un litro. I ricercatori hanno anche osservato attentamente se il pompaggio di questo ossigeno avrebbe accidentalmente riscaldato il materasso o lo avrebbe reso troppo umido, il che potrebbe essere dannoso. Nel corso di 24 ore, la temperatura superficiale del materasso è aumentata solo di una frazione minima di grado, tra 0,3 e 0,5 gradi Celsius, e l'umidità è aumentata di una quantità altrettanto piccola. Ciò ha indicato che il sistema di ossigeno poteva funzionare per lungo tempo senza alterare significativamente il microclima in modo negativo.

Il team voleva anche sapere se gli infermieri potessero effettivamente utilizzare questo dispositivo in un vero ospedale. Hanno chiesto agli operatori sanitari di eseguire le mansioni di base necessarie per preparare il letto, controllarlo durante il giorno e pulirlo. Gli operatori hanno riscontrato che la preparazione del letto richiedeva in media sei minuti e mezzo, il controllo poco più di due minuti e la pulizia circa quattro minuti e mezzo. L'unica vera difficoltà incontrata è stata la gestione dei cavi che collegano il dispositivo, che richiedeva un percorso attento per tenerli fuori di mezzo. Questi test hanno dimostrato che il dispositivo è abbastanza pratico da essere gestito dal personale impegnato senza sottrarre troppo tempo.

Nonostante questi risultati promettenti, i ricercatori sono molto chiari su ciò che questo studio non dimostra. Essi sottolineano che, sebbene la macchina funzioni bene in laboratorio, non hanno ancora dimostrato che essa prevenga effettivamente le lesioni da pressione nelle persone reali. I test sono stati eseguiti su un banco di lavoro, non sulla pelle umana, quindi non sanno esattamente quanto ossigeno raggiunga effettivamente i tessuti o se i sensori possano gestire le complesse curvature di un corpo umano che si muove nel letto. Inoltre, poiché l'ossigeno può aumentare il rischio di incendio, il team osserva che sono necessari molti più test di sicurezza prima che questo dispositivo possa mai essere utilizzato su un paziente. Lo studio conferma che il concetto ingegneristico è fattibile — ovvero che un letto può percepire la pressione e fornire ossigeno simultaneamente senza guastarsi — ma si ferma prima di affermare che il dispositivo sia pronto per l'ospedale. Il percorso da seguire prevede controlli di sicurezza più dettagliati, migliori test su come l'ossigeno si diffonde sulla superficie e, infine, studi controllati con i pazienti per vedere se questa biancheria intelligente possa davvero mantenere la pelle sana.