Miniaturowy czujnik umożliwia monitorowanie ciśnienia krwi bez mankietu
Naukowcy z Technion opracowali miniaturowy czujnik do ciągłego monitorowania ciśnienia krwi bez mankietu, łączący różne technologie.
Naukowcy z Technion – Izraelskiego Instytutu Technologii opracowali miniaturowy czujnik, który może umożliwić ciągłe monitorowanie ciśnienia krwi bez użycia mankietu. Ta eksperymentalna technologia łączy czujniki oparte na świetle, ultradźwięki oraz modelowanie obliczeniowe, aby śledzić zmiany w średnicy tętnic. Badania stanowią kolejny krok w kierunku urządzeń noszonych, które mogą mierzyć ciśnienie krwi podczas codziennych aktywności. Wymagana jest jednak dalsza walidacja, aby technologia mogła być uznana za odpowiednią do rutynowego stosowania klinicznego.
Ciśnienie krwi jest ważnym wskaźnikiem zdrowia sercowo-naczyniowego, szczególnie dla osób z nadciśnieniem i innymi schorzeniami sercowo-naczyniowymi. Tradycyjne pomiary opierają się na mankietach, które dostarczają odczyty w określonych momentach, a nie ciągły obraz wahań ciśnienia krwi.
Technologie noszone są coraz częściej badane jako alternatywy. Ich potencjalną zaletą jest uchwycenie zmian w ciągu dnia, w tym podczas aktywności, które nie są zazwyczaj monitorowane w warunkach klinicznych. Naukowcy Amir Rosenthal i Daniel Lange, wraz z doktorantem Gilem Gelbertem, opracowali miniaturowy system czujników, który ma na celu rozwiązanie niektórych technicznych ograniczeń istniejących podejść bezmankietowych.
Pomiar zmian tętniczych za pomocą światła
Nowa technologia łączy fotonikę krzemową z czujnikami optoakustycznymi. Krótkie impulsy światła generują fale ultradźwiękowe w tętnicy, co pozwala miniaturowemu czujnikowi SPADE wykrywać zmiany w jej wymiarach. W przeciwieństwie do podejść, które mierzą tylko względne zmiany w zachowaniu tętnic, SPADE jest zaprojektowany do określania zarówno absolutnej średnicy tętnicy, jak i małych wariacji, które występują z każdym uderzeniem serca. Te pomiary dostarczają informacji, które mogą być wykorzystane do rekonstrukcji fali ciśnienia tętniczego i oszacowania ciśnienia krwi w sposób ciągły.
Naukowcy łączą pomiary czujnika z modelowaniem zachowania tętnic opartego na sztucznej inteligencji, aby obliczyć ciśnienie krwi. Kluczową cechą systemu jest to, że wykorzystuje on jeden komponent czujnika, a nie wiele czujników umieszczonych w różnych miejscach. Według badaczy, system jest również stosunkowo tolerancyjny na zmiany pozycji i kąta czujnika, co może uprościć integrację z urządzeniami noszonymi, gdzie utrzymanie precyzyjnego umiejscowienia czujnika podczas codziennych aktywności stanowi techniczne wyzwanie.
Testy dowodowe
W początkowych eksperymentach z udziałem ochotników system uchwycił cechy fal ciśnienia tętniczego przy częstotliwości próbkowania 100 pomiarów na sekundę. Naukowcy raportują obiecujące wyniki z tych testów dowodowych, które pokazują wykonalność monitorowania zmian tętniczych za pomocą miniaturowego czujnika optoakustycznego. Jednak pomiar wymiarów tętnic i oszacowanie ciśnienia krwi nie jest równoznaczne z wykazaniem niezawodnej wydajności klinicznej w różnych populacjach pacjentów.
Technologia wymaga dalszej oceny, aby ustalić jej dokładność w różnych warunkach fizjologicznych i podczas długotrwałego codziennego użytkowania. Naukowcy przewidują zastosowania w smartwatchach, plastrach medycznych i innych urządzeniach noszonych. Te zastosowania pozostają potencjalnymi przyszłymi użyciami, a nie ustalonymi aplikacjami klinicznymi.
Monitorowanie bez mankietu
Badania w Technion są częścią szerszych wysiłków na rzecz opracowania technologii ciągłego monitorowania ciśnienia krwi, które nie polegają na mankietach. Na początku tego roku naukowcy z Uniwersytetu Utah i Uniwersytetu Illinois w Chicago zaprezentowali inne podejście. Ich eksperymentalny smartwatch wykorzystuje pomiary bioimpedancji, które wykrywają zmiany w właściwościach elektrycznych krwi i otaczających tkanek, w połączeniu z AI opartą na fizyce.
W przeciwieństwie do czujnika Technion, który wykorzystuje ultradźwięki generowane przez światło do pomiaru wymiarów tętnic, amerykański system analizuje sygnały elektryczne związane z przepływem krwi. Oba podejścia mają na celu rekonstrukcję ciągłych fal ciśnienia krwi, a nie tylko dostarczanie przerywanych odczytów skurczowego i rozkurczowego. Amerykańscy badacze testowali swoją technologię u około 150 osób, w tym pacjentów na oddziałach intensywnej terapii i pacjentów ambulatoryjnych. Zgłosili również, że ich system nie wymaga indywidualnej kalibracji użytkownika.
Walidacja kliniczna pozostaje kluczowa
Ciągłe monitorowanie ciśnienia krwi może dostarczyć dodatkowych informacji o zmianach sercowo-naczyniowych podczas aktywności fizycznej, odpoczynku i codziennego życia. Dla pacjentów z nadciśnieniem lub chorobami sercowo-naczyniowymi takie pomiary mogą w końcu uzupełniać tradycyjne monitorowanie.
Jednak rozwój urządzeń bezmankietowych stawia ważne wyzwania. Dokładność czujników musi być ustalona w różnych zakresach ciśnienia krwi, populacjach pacjentów i warunkach użytkowania. Naukowcy muszą również ustalić, czy ciągłe pomiary dostarczają klinicznie użytecznych informacji, które wykraczają poza istniejące metody monitorowania. Kluczowe pytanie dla adopcji klinicznej brzmi, czy te technologie mogą dostarczyć wystarczająco dokładne, wiarygodne i interpretowalne pomiary podczas rutynowego użytkowania.
Źródło: https://www.icthealth.org/news/tiny-sensor-advances-cuffless-blood-pressure-monitoring
Źródło: www.icthealth.org