یک تیم پژوهشی در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، یک پچ اولتراسوند پوشیدنی جدید و پیشرفته برای نظارت مداوم و غیرتهاجمی فشار خون طراحی کردهاند. این فناوری یک دستاورد بزرگ محسوب میشود زیرا برای اولین بار یک سنسور پوشیدنی اولتراسوند فشار خون، تحت ارزیابیهای بالینی سختگیرانه و جامع روی بیش از ۱۰۰ بیمار قرار گرفته است.
این فناوری، که در تاریخ ۲۰ نوامبر در نشریه Nature Biomedical Engineering منتشر شده است، قابلیت بهبود کیفیت نظارت بر سلامت قلب و عروق در کلینیکها و خانه را دارد.
مزایای پچ پوشیدنی
اندازهگیریهای سنتی فشار خون با دستگاههای کاف، که فقط مقادیر لحظهای فشار خون را ارائه میدهند، ممکن است الگوهای حیاتی را نادیده بگیرند. پچ ما جریان پیوستهای از دادههای موج فشار خون ارائه میدهد و امکان بررسی دقیق تغییرات فشار خون را فراهم میکند. این را سای ژو، نویسنده مشترک مطالعه و فارغالتحصیل دکتری علوم مواد و مهندسی از دانشگاه سن دیگو میگوید.
این پچ، یک دستگاه نرم و انعطافپذیر به اندازه یک تمبر پستی است که به پوست متصل میشود. وقتی روی ساعد قرار میگیرد، اندازهگیریهای دقیق و لحظهای از فشار خون را در عمق بدن ارائه میدهد. این پچ از الاستومر سیلیکونی ساخته شده که مجموعهای از مبدلهای پیزوالکتریک کوچک را در میان الکترودهای مسی کشسان جای داده است. این مبدلها امواج اولتراسوند را ارسال و دریافت میکنند تا تغییرات قطر رگهای خونی را ردیابی کرده و به مقادیر فشار خون تبدیل کنند.
پیشرفتهای فناوری
این پچ اولتراسوند پوشیدنی بر اساس نمونه اولیهای که توسط آزمایشگاه شنگ شو، استاد مهندسی شیمی و نانو در دانشگاه سن دیگو، توسعه یافته بود، ارتقا یافته است. محققان دو بهبود کلیدی را در طراحی جدید اعمال کردند:
- تراکم بیشتر مبدلهای پیزوالکتریک: با نزدیکتر قرار دادن مبدلها، پوشش وسیعتری فراهم شد تا بتوانند شریانهای کوچکتر مانند شریانهای براکیال و رادیال را بهتر هدف قرار دهند.
- افزودن یک لایه پشتیبان: این لایه ارتعاشات غیرضروری مبدلها را کاهش داده و وضوح سیگنال و دقت ردیابی دیوارههای شریانی را بهبود بخشید.
در آزمایشها، نتایج این پچ با دستگاه فشارسنج کاف و خط شریانی که یک سنسور تهاجمی برای نظارت مداوم فشار خون است، قابل مقایسه بود. اگرچه خط شریانی استاندارد طلایی در بخشهای مراقبت ویژه و اتاق عمل است، اما روشی تهاجمی است که حرکت بیمار را محدود کرده و ممکن است درد یا ناراحتی ایجاد کند. پچ جایگزینی سادهتر و قابلاعتمادتر ارائه میدهد، همانطور که در آزمایشهای بالینی تأیید شده است.
اعتبارسنجی جامع بالینی
پژوهشگران برای تأیید ایمنی و دقت پچ آزمایشهای گستردهای انجام دادند. در این آزمایشها، ۱۱۷ نفر در شرایط و فعالیتهای مختلف شرکت کردند.
- در یک سری از آزمایشها، ۷ شرکتکننده پچ را در طول فعالیتهای روزانه مانند دوچرخهسواری، بلند کردن دست یا پا، انجام محاسبات ذهنی، مدیتیشن، صرف غذا و نوشیدن نوشیدنیهای انرژیزا استفاده کردند.
- در یک گروه بزرگتر شامل ۸۵ نفر، پچ در حین تغییر وضعیت بدن مانند نشستن به ایستادن آزمایش شد.
نتایج این آزمایشها نشان داد که مقادیر ثبتشده توسط پچ بهطور دقیق با دستگاههای فشارسنج کاف همخوانی دارد.
پچ همچنین در ۲۱ بیمار در آزمایشگاه کاتتریزاسیون قلب و ۴ بیمار در بخش مراقبتهای ویژه پس از جراحی مورد آزمایش قرار گرفت. نتایج نشان داد که اندازهگیریهای پچ با خط شریانی مطابقت بالایی دارد، که نشاندهنده پتانسیل این فناوری بهعنوان یک جایگزین غیرتهاجمی است.
گامهای بعدی
این تیم تحقیقاتی در حال آمادهسازی برای آزمایشهای بالینی در مقیاس بزرگتر است و قصد دارد یادگیری ماشینی را برای بهبود عملکرد دستگاه یکپارچه کند. همچنین تلاشها برای توسعه نسخه بیسیم و باتریدار برای استفاده طولانیمدت و ادغام با سیستمهای بیمارستانی موجود ادامه دارد.
:References
Sai Zhou, Geonho Park, Katherine Longardner, Muyang Lin, Baiyan Qi, Xinyi Yang, Xiaoxiang Gao, Hao Huang, Xiangjun Chen, Yizhou Bian, Hongjie Hu, Ray S. Wu, Wentong Yue, Mohan Li, Chengchangfeng Lu, Ruotao Wang, Siyu Qin, Esra Tasali, Theodore Karrison, Isac Thomas, Benjamin Smarr, Erik B. Kistler, Belal Al Khiami, Irene Litvan, Sheng Xu. Clinical validation of a wearable ultrasound sensor of blood pressure. Nature Biomedical Engineering, ۲۰۲۴; DOI: ۱۰.۱۰۳۸/s41551-024-01279-3