小贴士
加州大学圣地亚哥分校的一组研究人员开发出一种新型改进型可穿戴超声波贴片，用于持续无创血压监测。他们的工作标志着一个重大里程碑，因为该设备是首个在 100 多名患者身上经过严格、全面临床验证的可穿戴超声波血压传感器。
这种小而有弹性的皮肤贴片利用超声波持续监测体内深处的血压。对 117 名受试者（包括重症监护室患者）进行的全面临床验证表明，它有可能成为目前临床血压监测方法的一种更简单、更可靠的替代方案。图片来源：David Baillot
该技术于 11 月 20 日发表在《自然生物医学工程》（Nature Biomedical Engineering）上，有可能提高诊所和家庭心血管健康监测的质量。
“传统的袖带式血压测量只能提供一次性的血压值，可能会错过关键模式。我们的可穿戴贴片提供连续的血压波形数据流，使其能够揭示血压波动的详细趋势，”研究共同第一作者 Sai Zhou 表示，他最近从加州大学圣地亚哥分校雅各布斯工程学院获得材料科学与工程博士学位。
这种小而有弹性的皮肤贴片利用超声波持续监测体内深处的血压。对 117 名受试者（包括重症监护室患者）进行的全面临床验证表明，它有可能成为目前临床血压监测方法的一种更简单、更可靠的替代方案。图片来源：David Baillot
该贴片是一种柔软而有弹性的装置，大小与邮票相当，可贴在皮肤上。当贴在前臂上时，它可以提供体内深处血压的精确实时读数。该贴片由硅酮弹性体制成，内有一系列夹在可拉伸铜电极之间的小型压电传感器。
传感器发射和接收超声波，追踪血管直径的变化，然后将其转换成血压值。
可穿戴超声波的技术改进
这款可穿戴超声波贴片以加州大学圣地亚哥分校化学与纳米工程系教授 Sheng Xu 实验室开发的早期原型为基础。
研究人员对该贴片进行了重新设计，并进行了两项关键改进，以增强其持续血压监测的性能。
首先，他们将压电传感器排列得更紧密，使其能够提供更广泛的覆盖范围，从而更好地瞄准更小的动脉，例如肱动脉和桡动脉，这些动脉在临床上更为重要。其次，他们增加了一个背衬层来抑制传感器的多余振动，从而提高了信号清晰度和动脉壁的跟踪精度。
在测试中，该设备产生的结果与血压袖带和另一种称为动脉导管的临床设备相当，动脉导管是一种插入动脉以持续监测血压的传感器。
虽然动脉导管是重症监护室和手术室测量血压的黄金标准，但它具有高度侵入性，限制了患者的活动能力，并可能引起疼痛或不适。
在心脏导管室和重症监护室接受动脉导管插入手术的患者身上进行的验证测试表明，该贴片提供了一种更简单、更可靠的替代方案。
临床验证
研究人员进行了广泛的测试，以验证该贴片的安全性和准确性。共有 117 名受试者参与了研究，评估了他们在各种活动和环境中的血压。
在一组测试中，七名参与者在日常活动中佩戴贴片，例如骑自行车、抬手臂或腿、心算、冥想、吃饭和喝能量饮料。
在 85 名受试者的大型队列中，研究人员在姿势变化（例如从坐姿变为站姿）期间测试了贴片。贴片在所有测试中的结果与血压袖带的结果非常接近。
研究人员在心导管室的 21 名患者和术后入住重症监护室的 4 名患者身上评估了该贴片持续监测血压的能力。贴片的测量结果与动脉导管的结果非常吻合，展现了其作为非侵入性替代方案的潜力。
徐教授表示：“这项工作得益于我们的医学合作伙伴的努力，我们对这项技术进行了相对全面的验证。”
“血压可能会随时间变化，这取决于“白大褂综合征”、隐匿性高血压、日常活动或药物使用等因素，这使得准确诊断或管理治疗变得很棘手。这就是为什么在各种现实世界和临床环境中测试此设备对我们来说如此重要。许多可穿戴设备的研究在开发过程中跳过了这些步骤，但我们确保涵盖了所有内容。”
研究团队正在为大规模临床试验做准备，并计划整合机器学习以进一步提高该设备的功能。他们还在努力验证无线、电池供电版本，以便长期使用并与现有医院系统无缝集成。
更多信息：Sai Zhou et al, Clinical validation of a wearable ultrasound sensor of blood pressure, Nature Biomedical Engineering (2024). DOI: 10.1038/s41551-024-01279-3
来源：21dB声学人
