Analisi spettrale del fonocardiogramma per la diagnosi di patologie cardiache

Al giorno d’oggi, per ottenere una valutazione dell’attività cardiaca è necessario sottoporsi ad esami specifici, quali ecocardiogramma ed elettrocardiogramma, che richiedono non solo l’assistenza di personale medico qualificato, ma determinano anche un discreto dispendio economico. Al contrario il fonocardiogramma viene utilizzato per analisi diagnostiche ausiliarie, nonostante la semplicità dell’acquisizione del segnale, che richiede solamente la registrazione tramite un microfono, e una spesa economica contenuta. Queste caratteristiche rendono l’esame minimamente invasivo e potenzialmente alla portata di chiunque. L’idea principe di questa tesi è la seguente: se tramite l’elaborazione digitale è possibile identificare qualche patologia cardiaca attraverso la registrazione dell’attività sonora del cuore, tutto ciò può essere replicato su un cellulare. Lo scopo di questa tesi è investigare quali patologie cardiache sono rilevabili attraverso l’elaborazione digitale del biosegnale fonocardiogramma. Viene approfondito il legame tra il contenuto in frequenza del segnale e le patologie cardiache, e nello specifico come varia lo spettro del segnale tra un paziente sano ed uno malato. In un primo momento vengono trattati gli aspetti anatomici e fisiologici del sistema cardiovascolare, con particolare attenzione al ciclo cardiaco, all’attività delle valvole e alla circolazione coronarica. Successivamente si pone l’attenzione sulle patologie valvolari, sulle malattie delle coronarie e sui suoni cardiaci che vengono alterati da queste. In seguito, viene preso in esame il biosegnale fonocardiogramma, evidenziandone le caratteristiche generali, la genesi dei toni cardiaci, i mormorii prodotti dalle valvulopatie e quelli derivanti dalle ischemie del miocardio. Successivamente vengono proposti due metodi di diagnosi basati sull’analisi spettrale delle componenti del fonocardiogramma: il primo riguarda sia l’analisi in frequenza dei periodi sistolici e diastolici, sia l’analisi tempo-frequenza del primo e del secondo tono cardiaco, con lo scopo di valutare la presenza di malattie delle coronarie e ischemie. Il secondo metodo propone l’analisi tempo-frequenza del fonocardiogramma, effettuata sui segmenti del primo e del secondo tono cardiaco, e su quelli contenti i mormorii, che derivano dalle disfunzioni valvolari, obiettivo diagnostico di questo metodo. Da ultimo viene proposto un semplice script Matlab che elabora una registrazione dei suoni cardiaci acquisiti da stetoscopio elettronico, eseguendo l’analisi spettrale del segnale.