可穿戴超声波贴片监测体内深处的血压

一种新的可穿戴超声波贴片，可以无创地监测皮肤深处动脉的血压，可以帮助人们更早地检测出心血管问题，并且具有更高的精确度。在测试中，执行了补丁以及一些测量血压的临床方法。

应用包括实时，持续监测心脏病或肺病患者的血压变化，以及重症患者或接受手术的患者。贴片使用超声波，因此它可能用于非侵入性地跟踪身体深处的其他生命体征和生理信号。

由加州大学圣地亚哥分校领导的一个研究小组在9月11日发表在Nature Biomedical Engineering上的论文中描述了他们的工作。

“到目前为止，可穿戴设备仅限于在皮肤表面或其正下方感应信号。但这就像只看到冰山一角，”加州大学圣地亚哥分校Jacobs纳米工程教授徐旭说。工程学院和相应的研究作者。“通过将超声技术集成到可穿戴设备中，我们可以开始捕捉大量其他信号，生物事件和以非侵入方式在地表下方进行的活动。”

“我们正在为可穿戴电子产品的感应范围增加第三个维度，”徐说，他也是加州大学圣地亚哥分校可穿戴传感器中心的附属机构。

新的超声波贴片可以持续监测主要动脉中的中心血压，深达皮肤下方4厘米(超过1英寸)。

参与该研究的医生表示，该技术可用于各种住院手术。

“这有可能成为心血管医学的一个重要补充，”加州大学圣地亚哥分校卫生学论文和放射学家的共同作者Brady Huang博士说。“在手术室，尤其是复杂的心肺手术中，需要对中央血压进行准确的实时评估 - 这是该设备有可能取代传统方法的地方。”

临床方法的便捷替代方案

该装置测量中心血压 - 这与用围绕上臂的可充气袖带测量的血压不同，称为外周血压。中央血压是中央血管中的压力，其将血液直接从心脏输送到全身的其他主要器官。医学专家认为中心血压比外周血压更准确，并且还说它更能预测心脏病。

然而，通常不在常规检查中测量中心血压。最先进的临床方法是侵入性的，涉及将导管插入患者手臂，腹股沟或颈部的血管中并将其引导至心脏。

存在一种非侵入性方法，但它不能始终如一地产生准确的读数。它涉及在主要血管正上方的皮肤上握住称为眼压计的笔状探针。为了获得良好的读数，眼压计必须保持稳定，每次都是正确的角度和适当的压力。但这可能因测试和不同的技术人员而异。

“它依赖于操作员。即使采用适当的技术，如果你将眼压计尖端移动一毫米，数据也会变形。如果你将眼压计推得太猛，它会给血管施加太大的压力，这也影响了数据，“联合第一作者，中国加州大学圣地亚哥分校的纳米工程研究生Chonghe Wang说。眼压计还需要患者静坐 - 这使连续监测变得困难 - 并且不够敏感以通过脂肪组织获得良好的读数。

加州大学圣地亚哥分校领导的团队开发了一种方便的替代方案 - 一种柔软，有弹性的超声贴片，可以佩戴在皮肤上，每次都能提供精确，准确的中央血压读数，即使在用户移动时也是如此。它仍然可以通过脂肪组织获得良好的阅读。

贴片在男性受试者身上进行测试，男性受试者在前臂，手腕，颈部和脚部佩戴。在受试者静止和运动期间进行测试。使用贴片收集的记录比商业眼压计的记录更加一致和精确。贴片记录也与使用传统超声探头收集的贴片相当。

使超声波可穿戴

“这项工作取得了重大进展，它将超声波技术转变为可穿戴平台。这一点很重要，因为现在我们可以开始对皮肤深处的主要血管进行连续，无创的监测，而不仅仅是在浅层组织中，”王某。

这个贴片是一块薄薄的有机硅弹性体，带有所谓的“岛桥”结构 - 一系列小型电子部件(岛)，每个都由弹簧形电线(桥)连接。每个岛都包含称为压电传感器的电极和设备，当电流通过时会产生超声波。连接它们的桥梁由薄的弹簧状铜线制成。岛桥结构允许整个贴片贴合皮肤并在不影响电子功能的情况下拉伸，弯曲和扭曲。

贴片使用超声波连续记录位于皮肤下方四厘米深处的脉冲血管的直径。然后使用定制软件将该信息转换为波形。波形中的每个峰，谷和凹口以及波形的整体形状代表心脏中的特定活动或事件。这些信号为医生评估患者的心血管健康提供了大量详细信息。它们可用于预测心力衰竭，确定血液供应是否良好等。

下一步

研究人员指出，补丁在到达诊所之前还有很长的路要走。改进包括将电源，数据处理单元和无线通信功能集成到补丁中。

“现在，这些功能必须通过外部设备的电线提供。如果我们想把它从台式移到床边，我们需要将所有这些组件放在船上，”徐说。

该团队正在寻求与项目下一阶段的数据处理和无线技术专家合作。