Algoritmi per il controllo automatico della coagulazione

This paper aims to address the issue of blood coagulation control with reference to anticoagulant therapy with warfarin, where maintaining the INR (International Normalized Ratio) within a target value is essential to avoid the risk of thrombotic or hemorrhagic events. The optimal dose of this drug to administer is highly complex, as the body's response is characterized by interindividual variability and delays in the drug's effect. First, a description of the mechanisms of coagulation and associated pathologies will be provided, with the aim of providing a clinical context. Subsequently, the mathematical pharmacometric model of the response to warfarin and the related control systems will be illustrated, with a particular focus on the Proportional Integral (PI) controller and a brief overview of the Model Predictive Control (MPC) approach. The primary objective of this paper will be to evaluate the performance of these systems by comparing them with each other and with traditional control performed manually by healthcare professionals.

Questo lavoro si propone di affrontare il problema del controllo della coagulazione ematica con riferimento alla terapia anticoagulante mediante warfarin, in cui è essenziale mantenere l’INR (International Normalized Ratio) entro un valore target per evitare rischi di eventi trombotici o emorragici. La dose ottimale di tale farmaco da somministrare è altamente complessa, in quanto la risposta dell’organismo è caratterizzata da una variabilità interindividuale e ritardi nell’effetto del farmaco. In primo luogo, verrà fornita una descrizione dei meccanismi della coagulazione e le patologie associate, con lo scopo di dare un contesto clinico. Successivamente verranno illustrati il modello matematico farmacometrico della risposta al warfarin e i relativi sistemi di controllo, dando particolare focus al controllore Proporzionale Integrale (PI) e inquadrando brevemente l’approccio Model Predictive Control (MPC). L’obiettivo principale di questo elaborato sarà quello di valutare le prestazioni di questi sistemi confrontandoli tra loro e in confronto al controllo tradizionale svolto manualmente dal personale sanitario.