關(guān)注“醫(yī)工學(xué)人”澎湃號(hào)和公眾號(hào)，第一時(shí)間獲取醫(yī)工交叉領(lǐng)域新聞動(dòng)態(tài)~

美國(guó)加州大學(xué)圣地亞哥分校Sheng Xu團(tuán)隊(duì)對(duì)可穿戴式血壓超聲傳感器進(jìn)行了臨床驗(yàn)證，對(duì)用于臨床環(huán)境中血壓監(jiān)測(cè)的可穿戴超聲傳感器的安全性和性能的驗(yàn)證表明，該傳感器符合既定的安全性和準(zhǔn)確性要求。11月20日，相關(guān)研究工作以“Clinical validation of a wearable ultrasound sensor of blood pressure”為題發(fā)表于《Nature Biomedical Engineering》。

連續(xù)和無(wú)創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)的選擇有限?；谛鋷У难獕河?jì)廣泛可用，但僅提供離散測(cè)量。持續(xù)監(jiān)測(cè)血壓的臨床金標(biāo)準(zhǔn)方法需要?jiǎng)用}導(dǎo)管，這對(duì)于常規(guī)使用來(lái)說(shuō)太具侵入性。用于連續(xù)無(wú)創(chuàng)血壓監(jiān)測(cè)的可穿戴超聲有望提高患者護(hù)理質(zhì)量，但最先進(jìn)的原型中孤立的聲窗容易出錯(cuò)，并且這些設(shè)備的安全性和性能尚未得到徹底評(píng)估。

該新型可穿戴超聲貼片參考了加州大學(xué)圣地亞哥分校Sheng Xu教授早期開(kāi)發(fā)的原型。研究人員對(duì)該貼片進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，做了兩處重大改變，以提高其在持續(xù)血壓監(jiān)測(cè)方面的效能。首先，他們將壓電換能器排列得更緊密，使其能夠覆蓋更廣的范圍，并更好地聚焦于像肱動(dòng)脈和橈動(dòng)脈這類(lèi)在治療方面更具重要意義的較細(xì)動(dòng)脈。其次，他們?cè)黾恿艘粋€(gè)襯底層來(lái)減少壓電換能器多余的振動(dòng)，這提高了信號(hào)的清晰度及對(duì)動(dòng)脈壁追蹤的準(zhǔn)確性。

用于血壓測(cè)量的可穿戴超聲傳感器。圖片來(lái)源：Nature BME（2024）

研究描述了在家中、門(mén)診、心導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室和重癥監(jiān)護(hù)室的日常活動(dòng)中進(jìn)行的驗(yàn)證研究，這些研究對(duì)用于血壓監(jiān)測(cè)的可穿戴超聲傳感器的安全性和性能進(jìn)行了驗(yàn)證。該傳感器具有緊密相連的聲窗和背襯層，可提高傳感器的準(zhǔn)確性和可靠性，以滿足臨床標(biāo)準(zhǔn)的最高要求。驗(yàn)證結(jié)果支持傳感器的臨床使用。

不同日?；顒?dòng)的驗(yàn)證

使用的具體方法

傳感器設(shè)計(jì)：與傳統(tǒng)的機(jī)械傳感器不同，這種超聲波傳感器能夠穿透組織到達(dá)較深的部位，而不顯著減弱信號(hào)。它通過(guò)一個(gè)緊密排列的低間距傳感器陣列，提供了一個(gè)10毫米的聲學(xué)窗口，避免了由于錯(cuò)位引起的不準(zhǔn)確測(cè)量。

準(zhǔn)確性和一致性：傳感器背部的500微米厚的背襯層減少了激活傳感器的過(guò)度振動(dòng)，從而減少了接收到的射頻脈沖的長(zhǎng)度，提高了從僵硬的外周動(dòng)脈檢測(cè)壁脈動(dòng)的準(zhǔn)確性。

耐用性和適應(yīng)性：傳感器僅800微米厚，能夠適應(yīng)皮膚特性，并且高度耐用，可以消毒，適合長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)。

臨床驗(yàn)證：研究者采用了嚴(yán)格的標(biāo)準(zhǔn)來(lái)驗(yàn)證這種全新設(shè)計(jì)的可穿戴超聲波BP傳感器的測(cè)量結(jié)果。在家庭、門(mén)診、心臟導(dǎo)管室和ICU等多種環(huán)境中進(jìn)行了測(cè)試，以評(píng)估其安全性和可靠性。

設(shè)備在門(mén)診的驗(yàn)證

共有117人參加了在不同活動(dòng)和環(huán)境下測(cè)量血壓的實(shí)驗(yàn)。在一系列實(shí)驗(yàn)中，其中有7人在騎自行車(chē)、做抬手臂或腿部動(dòng)作、心算、冥想、用餐以及飲用能量飲料等不同場(chǎng)景中都佩戴了新型可穿戴超聲貼片。而在規(guī)模更大的、由85名患者組成的團(tuán)隊(duì)中，研究人員對(duì)該新型可穿戴超聲貼片在患者從坐姿變?yōu)榱⒆说捏w位變化過(guò)程中進(jìn)行了測(cè)試。在所有這些實(shí)驗(yàn)中，貼片產(chǎn)生的結(jié)果與血壓袖帶所測(cè)結(jié)果非常相似。

研究人員在心臟導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室對(duì)21名患者以及在重癥監(jiān)護(hù)病房對(duì)術(shù)后的4名患者進(jìn)行了該新型可穿戴超聲貼片持續(xù)追蹤血壓能力的測(cè)試。該新型可穿戴超聲貼片的測(cè)量結(jié)果與動(dòng)脈導(dǎo)管的測(cè)量結(jié)果幾乎一致，這表明了它作為一種非侵入性替代方案的良好前景。

心臟導(dǎo)管實(shí)驗(yàn)室對(duì)設(shè)備進(jìn)行驗(yàn)證

重癥監(jiān)護(hù)病房中的設(shè)備驗(yàn)證

加州大學(xué)圣地亞哥分校Sheng Xu教授說(shuō)：“這項(xiàng)工作的一大進(jìn)展是我們對(duì)這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了極為徹底的驗(yàn)證，這要?dú)w功于醫(yī)學(xué)合作伙伴的努力。人體血壓因受到多種因素影響而波動(dòng)不定，比如白大衣綜合征、隱匿性高血壓、日?；顒?dòng)或藥物使用等，這使得準(zhǔn)確診斷或進(jìn)行治療管理頗具難度。這就是為什么我們要在各種各樣的現(xiàn)實(shí)生活場(chǎng)景和臨床環(huán)境中對(duì)該新型可穿戴超聲貼片進(jìn)行測(cè)試，這一點(diǎn)至關(guān)重要。許多關(guān)于可穿戴器件的研究在開(kāi)發(fā)過(guò)程中會(huì)跳過(guò)這些步驟，但我們確保了全部都做到位?！?/p>

該研究團(tuán)隊(duì)計(jì)劃進(jìn)行大規(guī)模臨床實(shí)驗(yàn)，并打算利用機(jī)器學(xué)習(xí)（ML）來(lái)提升該新型可穿戴超聲貼片的功能。他們目前正在努力驗(yàn)證一款無(wú)線電池供電的版本，以便其能長(zhǎng)期使用，并可與當(dāng)前的醫(yī)院系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)無(wú)縫連接。

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Clinical validation of a wearable ultrasound sensor of blood pressure

*關(guān)注醫(yī)工學(xué)人澎湃號(hào)及公眾號(hào)，第一時(shí)間獲取生物醫(yī)學(xué)工程最新研究進(jìn)展，參與線上線下活動(dòng)