Los investigadores desarrollan un parche de ultrasonido portátil clínicamente validado para el control continuo de la presión arterial.

Tecnología, publicado el 20 de noviembre. Ingeniería Biomédica de la Naturalezatiene el potencial de mejorar la calidad del seguimiento de la salud cardiovascular en la clínica y en el hogar.

“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 importantes. Nuestro parche portátil proporciona un flujo continuo de datos de forma de onda de la presión arterial, que muestra tendencias detalladas en las fluctuaciones de la presión arterial”. dijo el coprimer autor del estudio, Sai Chow, quien recientemente recibió su doctorado. en Ciencia e Ingeniería de Materiales de la Escuela de Ingeniería Jacobs de UC San Diego.

Un 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 lo más profundo del cuerpo. El parche está hecho de un elastómero de silicona con una serie de pequeños transductores piezoeléctricos intercalados entre electrodos de cobre estirables. Los transductores transmiten y reciben ondas de ultrasonido que rastrean los cambios en el diámetro de los vasos sanguíneos, que luego se convierten en valores de presión arterial.

Avances tecnológicos en ultrasonido portátil

El parche de ultrasonido portátil se basa en un prototipo anterior del que fue pionero el laboratorio de Sheng Xu, profesor del Departamento de Química y Nanoingeniería de la Familia Aiiso Yufeng Li en UC San Diego. Los investigadores rediseñaron el parche con dos mejoras clave para aumentar su rendimiento en la monitorización continua de la presión arterial. En primer lugar, montaron los transductores piezoeléctricos más juntos, lo que les permitió proporcionar una cobertura más amplia para poder apuntar mejor a arterias más pequeñas, como las arterias braquial y radial, que son más relevantes clínicamente. En segundo lugar, agregaron una capa de respaldo para reducir las vibraciones redundantes de los transductores, lo que a su vez mejoró la claridad de la señal y la precisión de las paredes arteriales.

En las pruebas, el dispositivo produjo resultados comparables a un manguito de presión arterial y a otro dispositivo médico llamado vía 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, restringe la movilidad del paciente y puede causar dolor o malestar. El parche proporciona una alternativa más simple y confiable, como lo demuestran las pruebas confirmatorias realizadas en pacientes sometidos a procedimientos de vía arterial en laboratorios de cateterismo cardíaco y unidades de cuidados intensivos.

Validación médica integral

Los investigadores realizaron pruebas exhaustivas para validar la seguridad y eficacia 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 durante actividades diarias como andar en bicicleta, levantar un brazo o una pierna, hacer cálculos mentales, meditar, comer y consumir bebidas energéticas. En un gran grupo de 85 sujetos, se probaron los parches durante los cambios de postura, como el cambio de estar sentado a estar de pie. Los resultados del parche coincidieron estrechamente con los resultados del manguito de presión arterial en todas las pruebas.

La capacidad del parche para controlar continuamente la presión arterial se evaluó en 21 pacientes en el 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 línea arterial, lo que demuestra su potencial como alternativa no invasiva.

“Uno de los principales avances de este trabajo es lo bien que hemos perfeccionado esta tecnología gracias al trabajo de nuestros colegas clínicos”, afirmó Xu. “La presión arterial puede ser omnipresente dependiendo del síndrome de Whitecoat, la hipertensión enmascarada, las actividades diarias o el uso de medicamentos, lo que dificulta el diagnóstico o la administración del tratamiento con precisión. Por eso era importante probar este dispositivo. Muchos estudios sobre dispositivos portátiles en una amplia variedad “Muchos entornos clínicos y del mundo real omiten estos pasos durante el desarrollo, pero nos aseguramos de cubrirlos todos”.

Próximos pasos

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 validar una versión inalámbrica alimentada por baterías para uso a largo plazo y una integración perfecta con los sistemas hospitalarios existentes.

Artículo: “Validación clínica de un sensor de presión arterial por ultrasonido portátil” Los coautores incluyen a Sai Zhou*, Junho Park*, Catherine Longardner*, Miwang Lin*, Bian Qiu, Zhenyi Yang, Zhaoxiang Gao, Hao Huang, Xiang Jun Chen, Hai Bian, Hongjie Ho, Ray S. Wu, Wentong Yu, Mohan Li, Chengcheng Fang Lu, Ruotao Wang, Siu Qin, Isak. Thomas, Benjamin Samar, Eric B. Kistler, Belal Al Khayami, Irene Litwan y Sheng Xu, UC San Diego y Esra Tasali y Theodore Kerrison, 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 experimentos biológicos se realizaron de acuerdo con las pautas éticas de los Institutos Nacionales de Salud y con la aprobación de las Juntas de Revisión Institucional de la Universidad de California en San Diego.