Peneliti Mengembangkan Wearable Patch yang Memantau Tekanan Darah Di Mana Saja
Patch ultrasound baru yang dapat dipakai dari UC San Diego memberikan pemantauan tekanan darah non-invasif yang berkelanjutan, diuji secara ekstensif dan divalidasi secara klinis pada lebih dari 100 pasien.
Para peneliti di Universitas California San Diego telah mengembangkan alat USG baru yang dapat dipakai untuk pemantauan tekanan darah yang berkelanjutan dan non-invasif. Perangkat ini adalah sensor tekanan darah ultrasonik pertama yang dapat dipakai yang menjalani validasi klinis yang ketat dan komprehensif pada lebih dari 100 pasien.
Baru-baru ini diterbitkan di Rekayasa Biomedis Alamteknologi ini berpotensi meningkatkan kualitas pemantauan kesehatan kardiovaskular baik di lingkungan klinis maupun di rumah.
“Pengukuran tekanan darah tradisional dengan manset, yang hanya terbatas pada memberikan nilai tekanan darah satu kali saja, dapat melewatkan pola kritis. Patch portabel kami menawarkan aliran data bentuk gelombang tekanan darah yang berkelanjutan, memungkinkannya mengungkap tren terperinci dalam fluktuasi tekanan darah,” kata rekan penulis studi Sai Zhou, yang baru saja lulus dengan gelar Ph.D. dalam ilmu dan teknik material dari UC San Diego Jacobs School of Engineering.
Tambalan adalah alat lembut dan elastis seukuran prangko yang menempel pada kulit. Saat dikenakan di lengan, alat ini memberikan pembacaan tekanan darah secara real-time dan akurat jauh di dalam tubuh. Tambalan ini terbuat dari elastomer silikon yang menampung serangkaian transduser piezoelektrik kecil yang diapit di antara elektroda tembaga yang dapat diregangkan. Transduser mengirimkan dan menerima gelombang ultrasonik yang melacak perubahan diameter pembuluh darah, yang kemudian diubah menjadi nilai tekanan darah.
Kemajuan dalam Teknologi Ultrasound yang Dapat Dipakai
Patch ultrasonik yang dapat dipakai dibuat berdasarkan prototipe sebelumnya dipelopori oleh laboratorium Sheng Xu, seorang profesor di Departemen Teknik Kimia dan Nano Keluarga Aiiso Yufeng Li di UC San Diego. Para peneliti merekayasa ulang patch tersebut dengan dua perbaikan utama untuk meningkatkan kinerjanya dalam pemantauan tekanan darah berkelanjutan. Pertama, mereka menyatukan transduser piezoelektrik secara berdekatan, sehingga memungkinkan mereka memberikan cakupan yang lebih luas sehingga dapat menargetkan arteri yang lebih kecil, seperti arteri brakialis dan radial, yang lebih relevan secara klinis. Kedua, mereka menambahkan lapisan pendukung untuk meredam getaran berlebihan dari transduser, sehingga menghasilkan kejernihan dan pelacakan sinyal yang lebih baik. ketepatan dari dinding arteri.
Dalam pengujiannya, alat tersebut memberikan hasil yang sebanding dengan manset tekanan darah dan alat klinis lain yang disebut jalur arteri, yaitu sensor yang dimasukkan ke dalam arteri untuk terus memantau tekanan darah. Meskipun jalur arteri adalah standar emas untuk pengukuran tekanan darah di unit perawatan intensif dan ruang operasi, jalur ini sangat invasif, membatasi mobilitas pasien, dan dapat menyebabkan rasa sakit atau ketidaknyamanan. Patch ini memberikan alternatif yang lebih sederhana dan lebih dapat diandalkan, seperti yang ditunjukkan dalam uji validasi yang dilakukan pada pasien yang menjalani prosedur jalur arteri di laboratorium kateterisasi jantung dan unit perawatan intensif.
Validasi dan Kinerja Klinis Komprehensif
Para peneliti melakukan pengujian ekstensif untuk memvalidasi keamanan dan keakuratan patch tersebut. Sebanyak 117 subjek berpartisipasi dalam penelitian yang mengevaluasi tekanan darah di berbagai aktivitas dan lingkungan. Dalam satu rangkaian pengujian, tujuh peserta mengenakan penutup mata selama aktivitas sehari-hari seperti bersepeda, mengangkat lengan atau kaki, melakukan aritmatika mental, bermeditasi, makan, dan mengonsumsi minuman berenergi. Dalam kohort yang lebih besar yang terdiri dari 85 subjek, patch diuji selama perubahan postur, seperti transisi dari duduk ke berdiri. Hasil dari tempelan tersebut sangat mirip dengan hasil dari manset tekanan darah di semua tes.
Kemampuan patch untuk terus memantau tekanan darah dievaluasi pada 21 pasien di laboratorium kateterisasi jantung dan empat pasien yang dirawat di unit perawatan intensif setelah operasi. Pengukuran dari patch tersebut sangat sesuai dengan hasil dari jalur arteri, sehingga menunjukkan potensinya sebagai alternatif non-invasif.
“Kemajuan besar dari pekerjaan ini adalah seberapa menyeluruh kami memvalidasi teknologi ini, berkat kerja keras para kolaborator medis kami,” kata Xu. “Tekanan darah bisa bermacam-macam tergantung pada faktor-faktor seperti sindrom jas putih, hipertensi terselubung, aktivitas sehari-hari atau penggunaan obat-obatan, sehingga sulit untuk mendapatkan diagnosis yang akurat atau mengelola pengobatan. Itulah mengapa sangat penting bagi kami untuk menguji perangkat ini di berbagai dunia nyata dan lingkungan klinis. Banyak penelitian mengenai perangkat wearable melewatkan langkah-langkah ini selama pengembangan, namun kami memastikan untuk mencakup semuanya.”
Arah dan Perbaikan Masa Depan
Tim peneliti sedang mempersiapkan uji klinis skala besar dan berencana untuk mengintegrasikannya pembelajaran mesin untuk lebih meningkatkan kemampuan perangkat. Upaya juga sedang dilakukan untuk memvalidasi versi nirkabel bertenaga baterai untuk penggunaan jangka panjang dan integrasi tanpa batas dengan sistem rumah sakit yang ada.
Referensi: “Validasi klinis sensor ultrasonik tekanan darah yang dapat dipakai” oleh Sai Zhou, Geonho Park, Katherine Longardner, Muyang Lin, Baiyan Qi, Xinyi Yang, Xiaoxiang Gao, Hao Huang, Xiangjun Chen, Yizhou Bian, Hongjie Hu, Ray S .Wu, Wentong Yue, Mohan Li, Chengchangfeng Lu, Ruotao Wang, Siyu Qin, Esra Tasali, Theodore Karrison, Isac Thomas, Benjamin Smarr, Erik B. Kistler, Belal Al Khiami, Irene Litvan dan Sheng Xu, 20 November 2024, Rekayasa Biomedis Alam.
DOI: 10.1038/s41551-024-01279-3
Pekerjaan ini didukung oleh Wellcome Trust Innovator Award (WT215841/Z/19/Z) dan Institut Kesehatan Nasional (1 R01 EB3346401).
