Laboratorio di bioingegneria: Analisi Integrata del Sistema Cardiorespiratorio e del Sistema Nervoso Autonomo

Attività di Ricerca

Il Laboratorio di Bioingegneria è trasversale tra Istituto di Milano e Istituto di Lissone, con una linea volta all’indagine della regolazione nervosa del sistema cardiorespiratorio a Milano e una linea di ricerca incentrata sull’analisi integrata del sistema neuromotorio a Lissone, in entrambi i casi relative alle patologie croniche e disabilitanti, con particolare riferimento agli aspetti legati alla terapia riabilitativa, alla prevenzione, agli effetti dell’esercizio fisico, delle terapie farmacologiche e non farmacologiche.

In riferimento alla linea di ricerca dell’Istituto di Milano, l’attività di ricerca si basa sullo studio della regolazione nervosa cardiovascolare e cardiorespiratoria mediante acquisizione e analisi del segnale elettrocardiografico, di pressione arteriosa, respiratorio e microneurografico durante condizioni di riposo e stimolazione del sistema nervoso autonomo (tilt test o altri test neurovegetativi). Lo sviluppo di algoritmi avanzati per l’analisi dei segnali cardiovascolari ha lo scopo di investigare i meccanismi alla base delle disfunzioni cardiovascolari e cardiorespiratorie in presenza di patologie, e delle modificazioni indotte dall’esercizio fisico o da altre condizioni fisiologiche. I progetti di ricerca riguardano pertanto lo studio del controllo nervoso cardiovascolare e cardiorespiratorio in soggetti sani, inclusi gli atleti, pazienti con scompenso cardiocircolatorio, ipotensione ortostatica, malattie neurodegenerative (sclerosi laterale amiotrofica, Parkinson, atrofia multisistemica), sincope.

Attività Educazionale

Il personale del laboratorio organizza eventi formativi rivolti sia a personale esterno che a personale dell'Istituto, partecipa regolarmente a convegni nazionali e internazionali ed ospita studenti per lo svolgimento di tesi di laurea.

Pubblicazioni

• Ambrosini E, De Marchis C, Pedrocchi A, Ferrigno G, Monticone M, Schmid M, D’Alessio T, Conforto S, Ferrante S. Neuro-Mechanics of Recumbent Leg Cycling in Post-Acute Stroke Patients. Ann Biomed Eng. 2016; 44(11):3238-3251
• Ambrosini E, Ferrante S, van de Ruit M, Biguzzi S, Colombo V, Monticone M, Ferriero G, Pedrocchi A, Ferrigno G, Grey MJ. StimTrack: An open-source software for manual transcranial magnetic stimulation coil positioning. J Neurosci Methods. 2018; 293:97-104.
• Barbic F, Dipaola F, Andreetta F, Brunetta E, Dalla Vecchia L, Mantegazza R, et al. Long-term cardiovascular autonomic and clinical changes after immunoglobulin G immunoadsorption therapy in autoimmune autonomic ganglionopathy. J Hypertens. 2017 Jul;35(7):1513-20.
• Barbic F, Galli M, Dalla Vecchia L, Canesi M, Cimolin V, Porta A, Bari V, Cerri G, Dipaola F, Bassani T, Cozzolino D, Pezzoli G, Furlan R, Effects of mechanical stimulation of the feet on gait and cardiovascular autonomic control in Parkinson’s disease, J Appl Physiol, 116(5):495-503, 2014
• Bari V, Marchi A, De Maria B, Girardengo G, George AL, Jr, Brink PA, Cerutti S, Crotti L, Schwartz PJ, Porta A. Low-Pass Filtering Approach via Empirical Mode Decomposition Improves Short-Scale Entropy-Based Complexity Estimation of QT Interval Variability in Long QT Syndrome Type 1 Patients. Entropy. 2014; 16(9):4839-4854
• Bari V., Girardengo G., Marchi A., De Maria B., Brink P.A., Crotti L., Schwartz P.J., Porta A., “A Refined Multiscale Self-Entropy Approach for the Assessment of Cardiac Control Complexity: Application to Long QT Syndrome Type 1 Patients”, Entropy, 17(11), 7768-7785, 2015
• Bari, V., De Maria, B., Mazzucco, C.E., Rossato, G., Tonon, D., Nollo, G., Faes, L. & Porta, A. 2017, "Cerebrovascular and cardiovascular variability interactions investigated through conditional joint transfer entropy in subjects prone to postural syncope", Physiological Measurement, vol. 38, no. 5, pp. 976-991.
• Bari, V., Marchi, A., De Maria, B., Rossato, G., Nollo, G., Faes, L. & Porta, A. 2016, "Nonlinear effects of respiration on the crosstalk between cardiovascular and cerebrovascular control systems", Philosophical transactions.Series A, Mathematical, physical, and engineering sciences, vol. 374, no. 2067, pp. 10.1098/rsta.2015.0179.
• Bassani T, Bari V, Marchi A, Tassin S, Dalla Vecchia L, Canesi M, et al. Model-free causality analysis of cardiovascular variability detects the amelioration of autonomic control in Parkinson's disease patients undergoing mechanical stimulation. Physiol Meas. 2014 Jul;35(7):1397-408.
• Chia Bejarano N, Ambrosini E, Pedrocchi A, Ferrigno G, Monticone M, Ferrante S. A novel adaptive, real-time algorithm to detect gait events from wearable sensors. IEEE Trans Neural Syst Rehabil Eng. 2015; 23(3):413-22.
• Chia Bejarano N, Pedrocchi A, Nardone A, Schieppati M, Baccinelli W, Monticone M, Ferrigno G, Ferrante S. Tuning of Muscle Synergies During Walking Along Rectilinear and Curvilinear Trajectories in Humans. Ann Biomed Eng. 2017 May;45(5):1204-1218. doi: 10.1007/s10439-017-1802-z. Epub 2017 Jan 31.
• Dalla Vecchia L, Traversi E, Porta A, Lucini D, Pagani M. On site assessment of cardiac function and neural regulation in amateur half marathon runners. Open Heart. 2014 Feb 11;1(1):e000005,2013-000005. eCollection 2014.
• Dalla Vecchia LA, Bussotti M. Exercise training in pulmonary arterial hypertension. J Thorac Dis. 2018 Jan;10(1):508-21.
• Dalla Vecchia, L., De Maria, B., Marinou, K., Sideri, R., Lucini, A., Porta, A. & Mora, G. 2015, "Cardiovascular neural regulation is impaired in amyotrophic lateral sclerosis patients. A study by spectral and complexity analysis of cardiovascular oscillations", Physiological Measurement, vol. 36, no. 4, pp. 659-670.
• De Maria, B., Bari, V., Ranucci, M., Pistuddi, V., Ranuzzi, G., Takahashi, A.C.M., Catai, A.M., Dalla Vecchia, L., Cerutti, S. & Porta, A. 2017, "Separating arterial pressure increases and decreases in assessing cardiac baroreflex sensitivity via sequence and bivariate phase-rectified signal averaging techniques", Medical & biological engineering & computing, 2017