Misurare il nostro respiro. Il prof Aliverti a Montréal

Una mail dall’altra parte dell’Atlantico, un riconoscimento internazionale e trent’anni di ricerca che escono dal laboratorio per entrare nella vita di tutti.

Il professor Andrea Aliverti, ordinario di Bioingegneria del Politecnico di Milano racconta la Christie Lecture tenuta alla McGill University di Montréal e i progetti che stanno cambiando il modo in cui misuriamo - e proteggiamo - il nostro respiro.

Professor Aliverti, partiamo dall’inizio: come è arrivato l’invito a Montréal?

Semplicemente mi hanno scritto dall’università una mail, comunicandomi che ero stato selezionato per tenere questa lecture nel 2026. Non viene tenuta sistematicamente ogni anno: ha una cadenza abbastanza regolare, mediamente ogni due anni.

La McGill University è una delle università più prestigiose al mondo in campo biomedico. Cosa rappresenta per lei questo riconoscimento?

È sicuramente una delle migliori università in Canada, nel Nord America e nel mondo, in vari campi - dalla medicina all’ingegneria. Ricevere questo invito è un riconoscimento importante, sia per la mia attività scientifica personale sia per il contributo che il Politecnico di Milano ha dato alla ricerca in questo settore.

La sua lezione si intitola “Measuring breathing: from the lab to real life”. Come la spiegherebbe a chi non è del settore?

Il tema mi è stato assegnato anche in base alla mia attività di ricerca degli ultimi anni nell’ambito dei sensori indossabili per la valutazione della funzione respiratoria. L’ho impostata descrivendo il passaggio dalla mia ricerca in laboratorio - con sistemi che abbiamo sviluppato nel nostro lab negli anni - a tipologie di misure e protocolli che possono essere effettuati anche fuori dall’ambiente controllato, in condizioni di vita reale. L’esperienza maturata in laboratorio è fondamentale per capire il grado di affidabilità e accuratezza delle misure effettuate con sistemi più semplici e indossabili, utilizzabili nella vita di tutti i giorni: durante il giorno, la notte, l’attività fisica.

La lezione tocca tre ambiti: sport, riabilitazione e valutazione dello stato di salute. Come si articolano?

Direi che possiamo distinguere almeno tre livelli di applicazione. Il primo riguarda le persone sane, che non hanno patologie particolari: qui i sensori indossabili servono per il controllo dello stato di salute, per valutare stili di vita e ambienti, e sempre più anche in funzione della longevità - un tema di cui si parla moltissimo oggi.

Il secondo livello riguarda chi ha patologie croniche — respiratorie, cardiache, neurologiche - oppure categorie a rischio, come bambini con obesità. In questo caso il monitoraggio avviene fuori dall’ospedale, in condizioni reali, sia indoor che outdoor.

Il terzo settore è quello dello sport, dove si lavora sui limiti della performance. Ma anche qui non parlo solo di atleti professionisti: chiunque svolga attività fisica può essere valutato con questi strumenti, non solo per migliorare la prestazione, ma anche per identificare possibili situazioni di rischio.

Quando ha capito che la ricerca doveva uscire dal laboratorio e avvicinarsi alla vita reale delle persone?

È un’evoluzione che riguarda tutta la medicina: il passaggio da un modello ospedaliero-centrico a uno centrato sul paziente. Anche i trial clinici si stanno trasformando: prima erano molto controllati, con pazienti selezionati e numerose visite in ospedale; oggi si va sempre di più verso trial che raccolgono dati “real world”. Questo richiede sensori indossabili, poco invasivi, che possano essere portati per molte ore - anche continuativamente - fornendo dati affidabili. La sfida è proprio questa: la semplicità d’uso senza sacrificare la qualità della misura. Il periodo della pandemia ha fortemente accelerato questa tendenza, portando all’attenzione la necessità di sistemi non solo di telemedicina, ma anche di telemonitoraggio specifico.

Il sistema sanitario italiano è pronto ad accogliere queste tecnologie?

Sì e no. C’è una consapevolezza crescente sulla salute digitale e sulla necessità di integrare dati clinici tradizionali con dati raccolti da sistemi indossabili. Ma i tempi di implementazione sono lenti. Si è parlato molto di telemedicina in questi anni, sono stati investiti finanziamenti considerevoli, eppure il processo di adozione concreta resta faticoso. La tendenza è quella giusta, ma la strada è ancora lunga.

Tra i suoi impegni c’è anche la ricerca sulla fibrosi cistica, in collaborazione con la Fondazione per la Ricerca. Di cosa si tratta esattamente?

Ho avuto finanziamenti per studi sulla fibrosi cistica che riguardano due aspetti distinti. Il primo non coinvolge i sensori indossabili, ma lo sviluppo di nuovi metodi di analisi delle immagini di risonanza magnetica per studiare in modo quantitativo e non invasivo la funzione polmonare. In collaborazione con il Politecnico abbiamo condotto studi sull’evoluzione delle alterazioni strutturali del polmone nel tempo, con potenzialità importanti rispetto ai nuovi farmaci oggi disponibili per la fibrosi cistica — penso alla valutazione dell’efficacia e all’ottimizzazione del trattamento.

E il secondo fronte?

Più recentemente, attraverso un dottorato di ricerca al Politecnico in collaborazione con l’Istituto Italiano di Tecnologia, stiamo lavorando su un sensore indossabile - simile a un orologio da polso - capace di rilevare tramite la microsudorazione i livelli di cloro presenti nel sudore. L’alterazione della regolazione degli ioni cloro è alla base della fisiopatologia della fibrosi cistica. Oggi questa valutazione viene effettuata solo in ospedale, pochi mesi, con un protocollo specifico di laboratorio. Noi vogliamo portarla a casa del paziente, in modo più continuativo, eventualmente associandola anche alla misurazione del livello di attività fisica. I risultati sono già ottimi: il sensore funziona. Ora stiamo lavorando al dispositivo vero e proprio, che speriamo di testare su pazienti a breve.

C’è un altro progetto recente di cui vuole parlare?

Sì, uno che mi sta molto a cuore. Abbiamo sviluppato un sistema indossabile per il monitoraggio della qualità dell’aria a livello personale. Si chiama Holtair ed è un piccolo dispositivo che misura in modo continuo le concentrazioni di inquinanti: particolato, anidride carbonica, diossido di azoto e altri gas, quelli che inspiriamo a ogni respiro. Lo stiamo già utilizzando in studi condotti anche in collaborazione con il MIT, il Massachusetts Institute of Technology.

Perché il monitoraggio personale e non quello ambientale standard?

Perché la dose di inquinante inalata da una persona dipende da due fattori: la concentrazione nell’aria e la ventilazione polmonare, che a sua volta varia enormemente con l’attività fisica. Se cammino o se corro nella stessa strada, la mia ventilazione può variare fino a dieci volte. Quindi l’esposizione effettiva può essere dieci volte più alta. Chi pensa di fare bene correndo all’aperto potrebbe in realtà inalare quantità di inquinanti molto superiori a chi cammina.

Un paradosso quasi.

Esatto. Per questo è importante seguire la persona nel corso dell’intera giornata, sia in ambienti outdoor che indoor, dove tra l’altro passiamo la gran parte del nostro tempo. Valutare entrambi i contesti, giorno e notte, permette di capire l’ambiente in cui viviamo e, in prospettiva, di modificare abitudini, percorsi, ambienti. Quello che stiamo costruendo è uno strumento per confrontare l’esposizione individuale con le valutazioni epidemiologiche su base di popolazione, per capire il rischio reale associato.

Un mondo, quello del respiro, che si fa sempre più centrale.

Il respiro è il punto di contatto più diretto tra noi e l’ambiente. Misurarlo bene, ovunque, è la sfida che stiamo cercando di vincere.