Неинвазивное ультразвуковое устройство может контролировать кровяное давление глубоко внутри тела. Большинство пригодных для ношения медицинских устройств могут измерять сигналы только на поверхности кожи или на очень мелких уровнях ниже нее. Тем не менее, инженеры из Калифорнийского университета в Сан-Диего разработали метод использования ультразвука в клеевом пластыре для контроля артериального давления в глубоких артериях или венах.

«Интегрируя ультразвуковую технологию в носимые, мы можем начать захватывать множество других сигналов, биологические события и действия, идущие по поверхности под неинвазивным образом», - сказал исследователь научно-исследовательской группы Sheng Xu, профессор наноинженерии на Инженерная школа Джейкобса.

Описанное в Nature Biomedical Engineering, устройство может измерять центральное кровяное давление на глубинах до 4 см ниже кожи. Центральное кровяное давление отличается от показаний, сделанных с помощью надувной манжеты, которая известна как периферическое артериальное давление. Центральное давление связано с сосудами, которые переносят кровь непосредственно от сердца к основным органам и считается более точным чтением, а также лучше прогнозирует сердечную болезнь.

Как правило, измерение центрального кровяного давления является трудоемкой задачей, включающей введение катетера в руку, пах или шею и направление его к сердцу. Единственные неинвазивные методы, доступные в настоящее время, которые используют пероподобный зонд, называемый тонометром, удерживаемый точным образом над основным кровеносным сосудом, очень трудно выполнять и не всегда точны.

Патч, разработанный командой Сан-Диего, представляет собой тонкий лист силиконового эластомера. Узором на это является массив небольших электронных компонентов, соединенных проводами пружинной формы (это известно как структура «островного моста»). Каждый остров компонента содержит пьезоэлектрические преобразователи, которые производят ультразвуковые волны, когда через них проходит ток.

Эти волны проникают в кожу и непрерывно регистрируют диаметр кровеносного сосуда глубоко в теле. Диаметр изменяется по мере прохождения через него импульсов крови, а отраженные сигналы преобразуются в форму волны, которая анализируется с использованием специализированного программного обеспечения. Общая форма формы волны, а также каждая функция внутри нее представляет собой конкретную деятельность или событие в сердце пациента.

Команда проверила патч на мужчине, который носил его на предплечье, запястье, шее и ноге, с показаниями, сделанными во время стационара и во время тренировки. По словам команды, показания были более последовательными и точными, чем записи, сделанные коммерческим тонометром.

«Это потенциально может стать отличным дополнением к сердечно-сосудистой медицине», - сказал д-р Брэди Хуанг, соавтор работы на бумаге и радиолог в Калифорнийском университете Сан-Диего. «В операционной, особенно в сложных сердечно-легочных процедурах, необходима точная оценка центрального кровяного давления в режиме реального времени - это то, где это устройство может вытеснить традиционные методы».

Первый автор статьи, наноинженерный постграф Чонгэ Ванг, прокомментировал: «Значительное продвижение этой работы - превращение ультразвуковой технологии в пригодную для носки платформу. Это важно, потому что теперь мы можем начать непрерывный, неинвазивный мониторинг крупных кровеносных сосудов глубоко под кожей, а не только в мелких тканях ».

Усовершенствованное преимущество патча и структуры островного моста состоит в том, что вся сборка легко соответствует контурам той части тела, на которой она застревает. Однако команда добавляет, что она еще не подходит для клинического применения, поскольку они хотят интегрировать источник питания, блок обработки данных и беспроводную связь непосредственно в патч.

«Прямо сейчас эти возможности должны поставляться проводами с внешних устройств. Если мы хотим переместить это с настольного компьютера в постель, нам нужно поставить все эти компоненты на борт », - сказал профессор Сюй. Специалисты по обработке данных и технологии проводной связи, вероятно, будут участвовать в следующем этапе исследования.