Un equipo de investigadores de la Universidad de California en San Diego ha desarrollado un parche de ultrasonido portátil nuevo y mejorado para el control continuo y no invasivo de la presión arterial. Su trabajo marca un hito importante, ya que el dispositivo es el primer sensor de presión arterial por ultrasonido portátil que se somete a una validación clínica rigurosa y extensa en más de 100 pacientes.
Tecnología, publicado el 20 de noviembre. Ingeniería Biomédica de la NaturalezaEl seguimiento de la salud cardiovascular en la clínica y en el hogar tiene el potencial de mejorar la calidad.
“La medición tradicional de la presión arterial con un manguito, que se limita a proporcionar valores de presión arterial únicos, puede pasar por alto patrones críticos. Nuestro parche portátil proporciona un flujo continuo de datos de forma de onda de la presión arterial, lo que le permite revelar tendencias detalladas en las fluctuaciones de la presión arterial. “, dijo el coprimer autor del estudio, Sai Zhou, quien recientemente se graduó con su doctorado. en Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.
El parche es un dispositivo suave y elástico, aproximadamente del tamaño de un sello postal, que se adhiere a la piel. Cuando se usa en el brazo, ofrece lecturas precisas y en tiempo real de la presión arterial en las profundidades del cuerpo. El parche está hecho de un elastómero de silicona que contiene una serie de pequeños transductores piezoeléctricos intercalados entre electrodos de cobre expandido. Los transductores envían y reciben ondas de ultrasonido que rastrean los cambios en el diámetro de los vasos sanguíneos, que se convierten en valores de presión arterial.
Avances tecnológicos en ultrasonido portátil
El parche de ultrasonido portátil se basa en un prototipo anterior desarrollado por el laboratorio de Sheng Xu, profesor del Departamento de Química y Nanoingeniería de la Familia Aiso Yufeng Li en UC San Diego. Los investigadores rediseñaron el parche con dos mejoras clave para aumentar su eficacia en el control continuo de la presión arterial. En primer lugar, empaquetan transductores piezoeléctricos juntos, lo que les permite proporcionar una cobertura más amplia para que puedan apuntar mejor a arterias pequeñas clínicamente relevantes, como las arterias braquial y radial. En segundo lugar, agregaron una capa de respaldo para amortiguar las vibraciones no deseadas de los transductores, lo que mejoró la claridad de la señal y la precisión del seguimiento de la pared arterial.
En las pruebas, el dispositivo produjo resultados comparables a los de un manguito de presión arterial y a otro dispositivo clínico llamado línea arterial, que es un sensor insertado en una arteria para controlar continuamente la presión arterial. Aunque la vía arterial es el estándar de oro para la medición de la presión arterial en unidades de cuidados intensivos y quirófanos, es altamente invasiva, limita la movilidad del paciente y puede causar dolor o malestar. El parche ofrece una alternativa más simple y confiable, como lo demuestran las pruebas de validación realizadas en pacientes sometidos a procedimientos de vía arterial en laboratorios de cateterismo cardíaco y unidades de cuidados intensivos.
Amplia validez clínica
Los investigadores realizaron pruebas exhaustivas para verificar la seguridad y precisión del parche. Un total de 117 sujetos participaron en el estudio que evaluó la presión arterial en una amplia gama de actividades y entornos. En una serie de pruebas, siete participantes usaron el parche mientras realizaban actividades cotidianas como andar en bicicleta, levantar un brazo o una pierna, hacer cálculos mentales, meditar, comer y consumir una bebida energética. En un grupo más grande de 85 sujetos, el parche se probó durante cambios de postura, como la transición de estar sentado a estar de pie. Los resultados del parche coincidieron estrechamente con los manguitos de presión arterial en todas las pruebas.
La capacidad del parche para controlar la presión arterial de forma continua se evaluó en 21 pacientes en un laboratorio de cateterismo cardíaco y en cuatro pacientes ingresados en la unidad de cuidados intensivos después de la cirugía. Las mediciones del parche coincidieron estrechamente con los resultados de la vía arterial, lo que demuestra su potencial como alternativa no invasiva.
“Un avance importante en este trabajo es cuán exhaustivamente hemos validado esta tecnología, gracias al trabajo de nuestros colaboradores médicos”, dijo Xu. “La presión arterial puede estar en todas partes, dependiendo de factores como el síndrome de la bata blanca, la hipertensión enmascarada, las actividades diarias o el consumo de drogas, lo que dificulta hacer un diagnóstico preciso o administrar un tratamiento. Por eso era tan importante para nosotros Pruebe esto. Este dispositivo es real en una variedad de formas. -Muchos estudios sobre dispositivos portátiles en entornos clínicos y del mundo real omiten estos pasos durante el desarrollo, pero nos aseguramos de cubrirlo “.
Siguiente paso
El equipo de investigación se está preparando para ensayos clínicos a gran escala y planea integrar el aprendizaje automático para mejorar aún más las capacidades del dispositivo. También se están realizando esfuerzos para crear una versión inalámbrica alimentada por baterías para uso a largo plazo y una perfecta integración con los sistemas hospitalarios existentes.
Artículo: “Validación clínica de un sensor de presión arterial por ultrasonido portátil” Los coautores incluyen a Sai Zhou*, Jeonho Park*, Catherine Longardner*, Muang Lin*, Bian Cui, Jinny Yang, Xiaojiang Gao, Hao Huang, Jiangjun Bian. Hongji Hu, Ray S Wu, Wentong Yu, Mohan Li, Chengchengfang Lu, Ruotao Wang, Siu Qin, Isaac Thomas, Benjamin Smer, Eric B. Kiesler, Belal Al Khiami, Irene Litvan y Sheng Xu, UC San Diego y Esra Tasali y Theodore Carrison, Universidad de Chicago;
* Estos autores contribuyeron igualmente a este trabajo.
Este trabajo fue apoyado por un premio Wellcome Trust Innovator Award (WT215841/Z/19/Z) y los Institutos Nacionales de Salud (1 R01 EB3346401).
Todos los bioensayos se realizaron de acuerdo con las pautas éticas de los Institutos Nacionales de Salud y con la aprobación de la Junta de Revisión Institucional de la Universidad de California en San Diego.