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    科學家研發新型可穿戴式超聲波貼片能監測皮下血壓

    2018年09月15日 08:29:06中國智能制造網人氣:23029


      【中國智能制造網 技術前沿】科學家研發出了一種新的可穿戴式超聲貼片,它可以非侵入性地監測皮膚深處動脈的血壓,可以幫助人們更早、更精確地發現心血管問題。
    科學家研發新型可穿戴式超聲波貼片能監測皮下血壓
     
      在測試中,貼片和一些臨床測量血壓的方法一樣有效。
     
      應用包括實時、持續地監測心臟病或肺病患者以及危重病人或正在接受手術的病人的血壓變化。
     
      這種貼片使用超聲波,因此它可能被用于非侵入性地追蹤身體深處的其他生命體征和生理信號。
     
      加利福尼亞大學圣地亞哥分校的一個研究小組在9月11日發表在《自然生物醫學工程》上的一篇論文中描述了他們的工作。
     
      “到目前為止,可穿戴設備僅限于感知皮膚表面或皮下的信號。但這只是冰山一角。”
     
      “通過將超聲技術集成到可穿戴設備中,我們可以用非侵入性的方式開始捕捉大量其他信號、生物事件等在皮膚下進行的活動。”
     
      “我們正在為可穿戴電子產品的傳感范圍增加第三維度。” Xu說,他也是加州大學圣地亞哥分校可穿戴傳感器中心的成員。
     
      新的超聲貼片可以連續監測皮膚下4厘米(超過1英寸)的大動脈中央血壓。
     
      參與這項研究的醫生們說,這項技術將在各種住院治療中發揮作用。
     
      “這有可能成為心血管醫學的一個偉大的補充,”Brady Huang博士說,他是這篇論文的合著者,同時也是加州大學圣地亞哥衛生學院的放射學家。
     
      “在手術室,尤其是在復雜的心肺程序中,需要精確地實時評估中樞血壓——這是該設備有潛力取代傳統方法的地方。”
     
      一種方便的替代臨床方法
     
      這種儀器測量的是中心血壓,與用綁在上臂上的充氣式袖帶測量的血壓不同。
     
      中心血壓是中心血管的壓力,它將血液直接從心臟輸送到全身其他主要器官。醫學專家認為中樞血壓比外周血更準確,而且在預測心臟病方面也更有效。
     
      然而,測量中樞血壓在常規檢查中并不常見。
     
      最先進的臨床方法是侵入性的,將導管插入病人手臂、腹股溝或頸部的血管,并引導其進入心臟。
     
      一種非侵入性的方法存在,但它不能持續地產生準確的讀數。
     
      它包括拿一個筆狀的探針,稱為血壓計,在皮膚上尋找一條主要的血管上方位置。為了得到一個好的讀數,血壓計必須每次保持穩定在正確的角度和正確的壓力。
     
      但這在不同的測試和不同的技術人員之間是不同的。
     
      “這是高度取決于操作者的。即使使用適當的技術,如果你把眼壓計的尖端移開一毫米,數據就會失真。如果你把眼壓計壓得太用力,就會給血管施加太大的壓力,這也會影響數據。”
     
      “血壓計還要求患者安靜地坐著——這使得持續監測變得困難——而且不夠敏感,無法透過脂肪組織獲得良好的讀數。”
     
      由加州大學圣地亞哥分校(UC San diego)領導的研究小組開發了一種方便的替代方案——一種柔軟、有彈性的超聲波貼片,可以貼在皮膚上,即使使用者在移動,也能每次準確、精確地測量中樞血壓。
     
      它也可以透過脂肪組織得到良好的讀數。
     
      該貼片在一名男性受試者身上進行了測試,他在受試者的前臂、手腕、脖子和腳上都佩戴了貼片。
     
      測試是在受試者靜止和運動期間進行的。
     
      與商業血壓計相比,貼片收集的記錄更加一致和精確。這種貼片記錄也可以與傳統超聲探頭采集到的記錄相媲美。
     
      使超聲波可穿戴
     
      “這項工作的一個重大進展是,它將超聲技術轉變為可穿戴平臺。這很重要,因為現在我們可以開始對皮下主要血管進行持續的、非侵入性的監測,而不僅僅是在淺表組織中。”
     
      這個貼片是由硅樹脂彈性體制成的薄板,上面有所謂的“島橋”結構:一系列小型電子部件(島嶼),每個部件都由彈簧狀的電線(橋)連接起來。
     
      每個島都有電極和稱為壓電換能器的裝置,當電流通過時,這些裝置會產生超聲波。連接他們的橋梁是由薄的,彈簧一樣的銅線。
     
      島橋結構允許整個貼片符合皮膚并受到拉伸、彎曲和扭曲,而不損害電子功能。
     
      這種貼片利用超聲波連續記錄下皮膚下4厘米深的動脈血管的直徑。然后使用定制軟件將這些信息轉換成波形。
     
      波形中的每一個峰、谷和凹槽,以及波形的整體形狀,都代表了心臟中的一個特定活動或事件。
     
      這些信號為醫生評估患者心血管健康提供了大量的詳細信息。它們可以用來預測心力衰竭,判斷血液供應是否正常等等。
     
      下一個步驟
     
      研究人員指出,這種貼片在進入診所之前還有很長的路要走。改進包括將電源、數據處理單元和無線通信能力集成到貼片中。
     
      “現在,這些功能必須通過外部設備的電線傳輸。如果我們想把它從臺式電腦移到床邊,我們需要把所有這些部件都移動過去。”
     
      該團隊希望與數據處理和無線技術方面的專家合作,為項目的下一階段工作做好準備。
     
      (原標題:科學家研發新型可穿戴式超聲波貼片能監測皮下血壓)
    (來源:前瞻網)

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