Исследователи из Калифорнийского университета в Сан-Диегоразработали новый ультразвуковой пластырь для непрерывного мониторинга артериального давления. Изобретение прошло тщательную и всестороннюю клиническую проверку на более чем 100 пациентах. Устройство является первым ультразвуковым датчиком давления, который можно носить.
Традиционный способ измерения артериального давления с помощью манжеты имеет свои недостатки. Он ограничивается значением в моменте, поэтому рискует упустить критические закономерности.
«Наш пластырь обеспечивает непрерывный поток данных о форме волны кровяного давления, что позволяет выявить детальные тенденции в его колебаниях», — говорит соавтор исследования Сай Чжоу.
Разработка представляет собой мягкое и эластичное устройство размером с почтовую марку, которое приклеивается к коже. При ношении на предплечье пластырь обеспечивает точное измерение кровяного давления в реальном времени в глубине организма. Пластырь изготовлен из силиконового эластомера, в котором находится массив маленьких пьезоэлектрических датчиков, помещенных между растягивающимися медными электродами.
Датчики передают и принимают ультразвуковые волны, отслеживающие изменения диаметра кровеносных сосудов, которые затем преобразуются в показатели артериального давления. Пластырь создан на основе более раннего прототипа, разработанного в лаборатории Шенга Сюя, профессора кафедры химической и наноинженерии Университета Калифорнии в Сан-Диего.
Исследователи перепроектировали пластырь, внеся в него два ключевых изменения, чтобы увеличить его эффективность для непрерывного мониторинга артериального давления.
Во-первых, они расположили пьезоэлектрические датчики ближе друг к другу, что позволило им обеспечить более широкий охват. Так им удалось лучше отслеживать небольшие артерии, такие как плечевая и лучевая, которые имеют большее клиническое значение. Во-вторых, ученые добавили слой подложки для заглушения лишних вибраций от датчиков, что позволило повысить четкость сигнала и точность отслеживания стенок артерий.
В ходе испытаний устройство показало результаты, сравнимые с результатами манжеты для измерения артериального давления и другого клинического прибора, называемого артериальной линией, который представляет собой датчик-имплант в артерию для постоянного контроля давления.
Хотя артериальная линия является золотым стандартом измерения артериального давления в отделениях интенсивной терапии и операционных, она предназначена для внутреннего применения, ограничивает подвижность пациента и может вызывать боль или дискомфорт. Пластырь представляет собой более простую и надежную альтернативу.
Исследователи провели обширные испытания, чтобы подтвердить безопасность и точность инновации. В общей сложности 117 испытуемых приняли участие в исследованиях, в ходе которых измерялось артериальное давление при различных видах деятельности и в различных условиях.
В одном из тестов семь участников носили пластыри, занимаясь повседневными делами. Они ездили на велосипеде, выполняли умственные арифметические упражнения, медитировали, принимали пищу и употребляли энергетические напитки. В более крупной группе из 85 испытуемых пластырь тестировали во время изменения позы, например, при переходе из положения сидя в положение стоя. Во всех тестах результаты, полученные с помощью пластыря, полностью совпадали с данными, измеренными с помощью манжеты.
Также способность изобретения непрерывно контролировать артериальное давление проверили на 21 пациенте в лаборатории катетеризации сердца и на четырех пациентах, поступивших в отделение интенсивной терапии после операции.
«Большим достижением этой работы является то, насколько тщательно мы проверили эту технологию благодаря работе наших коллег-медиков, — говорит Сюй. — Артериальное давление может меняться в зависимости от таких факторов, как «синдром белого халата» (повышение давления из-за волнения в присутствии врачей — прим.ред.), скрытая гипертония, каждодневные действия или прием лекарств, что затрудняет постановку точного диагноза и управление лечением. Вот почему нам было так важно протестировать это устройство в самых разных реальных и клинических условиях. Многие исследования носимых устройств пропускают эти этапы в процессе разработки, но мы постарались охватить все».
Исследовательская группа готовится к масштабным клиническим испытаниям и планирует интегрировать машинное обучение для дальнейшего улучшения возможностей устройства. Также ведутся работы по проверке беспроводной версии, работающей от аккумулятора, для длительного использования и беспрепятственной интеграции с существующими больничными системами.
Ранее сингапурский стартап Biorithm создал устройство, которое женщины могут использовать дома для мониторинга своей беременности. Новый гаджет носит название Femom. Он отслеживает частоту сердечных сокращений матери и плода, а для его использования не нужна никакая специальная подготовка.