این وصله‌ی کوچک و انعطاف‌پذیر که روی پوست قرار می‌گیرد، از فناوری اولتراسوند برای پایش پیوسته‌ی فشار خون در عمق بدن استفاده می‌کند. یک مطالعه جامع بالینی روی ۱۱۷ نفر، از جمله بیماران بخش مراقبت‌های ویژه، نشان داده است که این وصله می‌تواند جایگزینی ساده‌تر و قابل‌اعتمادتر برای روش‌های بالینی فعلی پایش فشار خون باشد. عکس از: دیوید بیلو/دانشکده مهندسی جیکوبز، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو.
دانشمندان دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو یک وصله‌ی پوشیدنی جدید اولتراسوند برای اندازه‌گیری پیوسته و غیرتهاجمی فشار خون طراحی کرده‌اند که به طور گسترده روی بیش از ۱۰۰ بیمار آزمایش و تأیید شده است.
این دستگاه که اولین حسگر پوشیدنی اولتراسوند برای فشار خون محسوب می‌شود، به طور دقیق و کامل در یک مطالعه بالینی آزمایش شده است. نتایج این پژوهش که اخیراً در مجله Nature Biomedical Engineering منتشر شده، نشان می‌دهد این فناوری می‌تواند کیفیت پایش سلامت قلب و عروق را هم در محیط‌های بالینی و هم در خانه بهبود بخشد.
دکتر سای ژو، یکی از نویسندگان اصلی این پژوهش، توضیح داد: «روش‌های سنتی اندازه‌گیری فشار خون با دستگاه‌های بازوبندی فقط اطلاعات یک‌باره ارائه می‌دهند و ممکن است الگوهای حیاتی فشار خون را از دست بدهند. وصله‌ی پوشیدنی ما با ارائه‌ی داده‌های پیوسته از موج‌های فشار خون، به بررسی دقیق‌تر نوسانات فشار کمک می‌کند.»
این وصله که نرم، انعطاف‌پذیر و تقریباً هم‌اندازه‌ی یک تمبر پستی است، روی پوست چسبیده و هنگام استفاده روی ساعد، فشار خون را به صورت لحظه‌ای و دقیق از عمق بدن اندازه‌گیری می‌کند. این دستگاه از یک ماده سیلیکونی الاستومر ساخته شده که آرایه‌ای از مبدل‌های پیزوالکتریک کوچک را بین الکترودهای مسی انعطاف‌پذیر جای داده است. مبدل‌ها امواج اولتراسوند را ارسال و دریافت می‌کنند تا تغییرات قطر رگ‌های خونی را پیگیری کرده و آن را به مقادیر فشار خون تبدیل کنند.
اولتراسوند (Ultrasound): روشی که در آن از امواج صوتی با فرکانس بالا برای تصویربرداری یا پایش داخلی بدن استفاده می‌شود، بدون ایجاد درد یا آسیب به بافت.
این وصله‌ی کوچک و انعطاف‌پذیر که روی پوست قرار می‌گیرد، از فناوری اولتراسوند برای پایش پیوسته‌ی فشار خون در عمق بدن استفاده می‌کند. یک مطالعه‌ی جامع بالینی روی ۱۱۷ نفر، از جمله بیماران بخش مراقبت‌های ویژه، نشان داده که این وصله می‌تواند جایگزینی ساده‌تر و قابل‌اعتمادتر برای روش‌های فعلی بالینی اندازه‌گیری فشار خون باشد. اعتبار عکس: دیوید بیلو/دانشکده مهندسی جیکوبز، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو.
پیشرفت‌های فناوری اولتراسوند پوشیدنی
وصله‌ی اولتراسوند پوشیدنی بر اساس نمونه‌ی اولیه‌ای طراحی شده که پیش‌تر توسط گروه پژوهشی شِنگ شو، استاد بخش مهندسی شیمی و نانو در دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو، توسعه یافته بود. پژوهشگران این وصله را با دو بهبود کلیدی بازطراحی کردند تا عملکرد آن در پایش پیوسته فشار خون افزایش یابد.
اول، آنها مبدل‌های پیزوالکتریک را به هم نزدیک‌تر کردند تا پوشش وسیع‌تری فراهم شود و شریان‌های کوچکتر مانند شریان بازویی و شریان رادیال (مربوط به مچ دست) که از نظر بالینی اهمیت بیشتری دارند، بهتر هدف‌گیری شوند. دوم، یک لایه‌ی پشتی اضافه کردند تا ارتعاشات اضافی مبدل‌ها را کاهش دهد، که این امر وضوح سیگنال و دقت ردیابی دیواره‌های شریانی را بهبود بخشید.
در آزمایش‌ها، نتایج این دستگاه با فشارسنج بازویی و یک دستگاه بالینی دیگر به نام خط شریانی مقایسه شد. خط شریانی حسگری است که در داخل شریان قرار می‌گیرد تا فشار خون را به‌طور پیوسته اندازه‌گیری کند. درحالی‌که خط شریانی به عنوان استاندارد طلایی برای اندازه‌گیری فشار خون در بخش‌های مراقبت ویژه و اتاق‌های جراحی شناخته می‌شود، این روش تهاجمی است، تحرک بیمار را محدود می‌کند و ممکن است درد یا ناراحتی ایجاد کند. اما وصله‌ی پوشیدنی یک جایگزین ساده‌تر و قابل‌اطمینان‌تر است، همان‌طور که در آزمایش‌های اعتبارسنجی روی بیماران تحت عمل‌های مرتبط با خط شریانی در آزمایشگاه‌های کاتتریزاسیون قلبی و بخش‌های مراقبت ویژه نشان داده شد.
خط شریانی (Arterial Line): روشی تهاجمی برای اندازه‌گیری مداوم فشار خون که شامل وارد کردن یک کاتتر به داخل شریان است و در بخش‌های مراقبت ویژه استفاده می‌شود.
سای ژو در حال نگه‌داشتن وصله‌ی اولتراسوند سای ژو، یکی از نویسندگان اصلی این مطالعه، وصله‌ی پوشیدنی اولتراسوند بازطراحی‌شده را در دست دارد. اعتبار عکس: دانشکده مهندسی جیکوبز، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو.
اعتبارسنجی بالینی جامع و عملکرد دستگاه
پژوهشگران آزمایش‌های گسترده‌ای برای تأیید ایمنی و دقت وصله‌ی پوشیدنی انجام دادند. در مجموع، ۱۱۷ نفر در این مطالعات شرکت کردند که فشار خون را در طیف گسترده‌ای از فعالیت‌ها و شرایط مختلف بررسی کردند. در یکی از مجموعه آزمایش‌ها، هفت شرکت‌کننده هنگام انجام فعالیت‌های روزانه مانند دوچرخه‌سواری، بالا بردن دست یا پا، انجام محاسبات ذهنی، مدیتیشن، صرف غذا و نوشیدن نوشیدنی‌های انرژی‌زا، از این وصله استفاده کردند. همچنین، در یک گروه بزرگ‌تر شامل ۸۵ نفر، وصله در حین تغییرات وضعیت بدن، مانند از نشسته به ایستاده، آزمایش شد. نتایج وصله در تمام این آزمایش‌ها با نتایج فشارسنج‌های بازوبندی بسیار نزدیک بود.
توانایی پایش پیوسته فشار خون توسط وصله در ۲۱ بیمار در آزمایشگاه کاتتریزاسیون قلب و چهار بیمار در بخش مراقبت‌های ویژه پس از جراحی بررسی شد. اندازه‌گیری‌های وصله به‌طور دقیق با نتایج خط شریانی مطابقت داشت و نشان‌دهنده‌ی پتانسیل آن به‌عنوان یک جایگزین غیرتهاجمی است.
شنگ شو گفت: «یکی از پیشرفت‌های بزرگ این پژوهش، اعتبارسنجی جامع این فناوری بود که به لطف همکاری‌های پزشکی ما ممکن شد. فشار خون به عوامل مختلفی مانند سندرم روپوش سفید، فشار خون نقاب‌دار، فعالیت‌های روزانه یا مصرف دارو بستگی دارد و همین موضوع تشخیص دقیق یا مدیریت درمان را دشوار می‌کند. به همین دلیل برای ما مهم بود که این دستگاه را در شرایط واقعی و بالینی متنوع آزمایش کنیم. بسیاری از مطالعات روی دستگاه‌های پوشیدنی این مراحل را در حین توسعه نادیده می‌گیرند، اما ما مطمئن شدیم که همه‌چیز را پوشش دهیم.»
سندرم روپوش سفید (White Coat Syndrome): وضعیتی که در آن فشار خون فرد در محیط‌های پزشکی به دلیل اضطراب یا استرس به طور موقت افزایش می‌یابد و ممکن است باعث اندازه‌گیری نادرست شود.
این وصله‌ی کوچک و انعطاف‌پذیر که روی پوست قرار می‌گیرد، از فناوری اولتراسوند برای پایش پیوسته‌ی فشار خون در عمق بدن استفاده می‌کند. یک مطالعه جامع بالینی روی ۱۱۷ نفر، از جمله بیماران بخش مراقبت‌های ویژه، نشان داده که این وصله می‌تواند به‌عنوان جایگزینی ساده‌تر و قابل‌اعتمادتر برای روش‌های فعلی بالینی اندازه‌گیری فشار خون عمل کند. اعتبار عکس: دیوید بیلو/دانشکده مهندسی جیکوبز، دانشگاه کالیفرنیا سن دیگو.
جهت‌گیری‌های آینده و بهبودها
تیم پژوهشی در حال آماده‌سازی برای آزمایش‌های بالینی در مقیاس بزرگ است و قصد دارد از یادگیری ماشینی برای ارتقای بیشتر قابلیت‌های دستگاه استفاده کند. همچنین، تلاش‌هایی در جریان است تا نسخه‌ای بی‌سیم و باتری‌دار از این وصله برای استفاده طولانی‌مدت و ادغام آسان با سیستم‌های بیمارستانی موجود تأیید و بهینه‌سازی شود.
یادگیری ماشینی (Machine Learning): شاخه‌ای از هوش مصنوعی که به کامپیوترها اجازه می‌دهد بدون برنامه‌ریزی مستقیم، از داده‌ها بیاموزند و عملکرد خود را بهبود دهند.
