Nové prístroje by mohli zmeniť spôsob merania krvného tlaku

Tento článok bol pôvodne uvedený na Knowable Magazine.

Ak môžeme len pohľadom na hodinky alebo mobilný telefón viete, v reálnom čase, naša srdcová frekvencia, počet krokov, ktoré urobíme, spálené kalórie a hodiny spánku, ktoré sme mali predošlú noc, prečo nemôžeme poznať aj svoj krvný tlak?

Krvný tlak je sila, ktorou krv pôsobí na steny tepien. Je definovaný dvoma hodnotami: systolický alebo maximálny tlak, čo je tlak krvi pumpovanej cez telo kontrakciou srdca; a diastolický alebo minimálny tlak, ku ktorému dochádza, keď sa srdce uvoľní. American Heart Association považuje krvný tlak za normálne keď neprekročí tlak 120 mmHg systolický a 80 mmHg diastolický - čo vidíme ako 120/80 mmHg.

Keď sú hodnoty nižšie ako 90/60 mmHg, osoba vykazuje hypotenziu. U športovcov to môže byť asymptomatické a bez rizika. Ale za iných okolností spôsobuje príznaky, ako sú závraty, nevoľnosť, bledosť, rozmazané videnie, zmätenosť a mdloby, pretože mozog nedostáva dostatok krvi. Veľmi nízky krvný tlak môže byť život ohrozujúci v dôsledku šoku, čo je stav, keď sú orgány poškodené v dôsledku nedostatočného prietoku krvi. Toto je bežnejšie v 

starší ľudia a môže byť vyvolaný náhlymi zmenami polohy, dehydratáciou, infekciami, krvácaním, niektorými liekmi a chorobami, ako je Parkinsonova choroba a cukrovka.

Nad 140/90 mmHg má človek vysoký krvný tlak. Vedci vypočítali, že u ľudí vo veku 40 až 69 rokov pri každom zvýšení systolickej krvi o 20 mmHg tlak a 10 mmHg zvýšenie diastolického krvného tlaku, riziko ischemickej choroby srdca a mŕtvice štvorhra. Na celom svete má hypertenziu približne 1,28 miliardy ľudí vo veku od 30 do 78 rokov, väčšina z nich žije v krajinách s nízkymi a strednými príjmamia viac ako polovica z nich nie je liečená, podľa štúdie z roku 2021 publikovanej v Lancet. A to aj napriek tomu, že hypertenziu možno ľahko zistiť meraním krvného tlaku – doma alebo v zdravotníckom zariadení – a možno často účinne liečiť lacnými liekmi.

Cieľom novej generácie zariadení na meranie krvného tlaku je dnes uľahčiť diagnostiku – a kontrolu – hypertenzie. Na rozdiel od tradičných zariadení sa zaobídu bez manžety a na požiadanie ponúkajú hodnoty krvného tlaku, mal by používateľ stlačiť prst na snímač alebo nepretržite, ak sa meria hodinkami, prsteňom alebo náramok.

„Pravidelné monitorovanie krvného tlaku u všetkých dospelých by zlepšilo povedomie o hypertenzii. Pre tých, ktorí majú hypertenziu, to môže zlepšiť ich kontrolu,“ hovorí Ramakrishna Mukkamala, bioelektrický inžinier z University of Pittsburgh, ktorý je spoluautorom štúdie meranie krvného tlaku pomocou prístrojov bez manžety v roku 2022 Ročný prehľad biomedicínskeho inžinierstva. "Napríklad, ak pacienti naďalej vidia, že ich krvný tlak je vysoký, môžu konečne začať užívať svoje lieky."

Manžetu nechať za sebou

Meranie krvného tlaku siaha takmer tri storočia späť (pozri bočný panel), čo vedie k postupu, ktorý všetci poznáme a ktorý náš rodinný lekár vykonávame, keď máme kontroly: Manžeta sa otočí okolo našej ruky a nafúkne sa, potom sa kontrolovane vyfúkne, aby sa určilo naše maximum a minimum krvi tlak.

Ale používanie tlakomerov s nafukovacou manžetou má určité nevýhody. Po prvé, pokiaľ ľudia nemajú domáce monitory – a prieskum medzi dospelými vo veku 50 až 80 rokov v Spojených štátoch zistil, že iba 55 percent opýtaných pacientov s hypertenziou ho vlastnilo— musia ísť do lekárne, lekárskej ordinácie alebo zdravotného strediska, aby zistili, aký majú krvný tlak.

Ďalšou bariérou je, že opakované nafukovanie a vyfukovanie manžety je rušivé a môže spôsobiť ťažkosti, keď je pacient napríklad v nemocnici a potrebuje častý krvný tlak monitorovanie. A treťou nevýhodou je, že keďže manžety neumožňujú nepretržité meranie krvného tlaku, poskytujú meranie iba v konkrétnom okamihu.

Nové zariadenia bez manžety sľubujú, že odhalia úplnejší obraz fyziologických zmien krvného tlaku ktoré sa nedajú zistiť bodovými meraniami a namiesto toho poskytujú pravdivejší profil krvného tlaku, hovorí Alberto P. Avolio, biomedicínsky inžinier na Macquarie University v Sydney, Austrália, spoluautor článku v Ročný prehľad biomedicínskeho inžinierstva.

Rôzne meracie prístroje bez manžety sú založené na metódach, ktoré namiesto priameho určovania krvného tlaku využívajú senzory na zachytávanie rôznych nepriamych signálov. Tieto signály sú spracované rôznymi algoritmami alebo súbormi matematických postupov na získanie hodnôt krvného tlaku. Je to ako odvodiť horúčku meraním zvýšenia búšenia srdca a potenia namiesto použitia a teplomer, alebo veštenie o výsledku futbalového zápasu mimo štadióna počúvaním výkrikov divákov.

Jedna z metód detekcie využíva optické senzory. Táto technika je založená na princípe fotopletyzmografie alebo PPG: Spočíva v osvetlení segmentu kože a analyzovanie rozdielu medzi svetlom, ktoré je vyžarované prístrojom, a množstvom, ktoré je detekované a fotoreceptor. Tento rozdiel závisí od priemeru tepny, objemu krvi a koncentrácie hemoglobínu (proteínu prenášajúceho kyslík) v mieste merania. Počas systolickej fázy, keď srdce pumpuje krv, bude rozdiel medzi vyžarovaným a odrazeným svetlom na maximum, pretože bude väčší prietok krvi a tým aj viac hemoglobínu a iných bielkovín absorbujúcich svetlo; počas diastolickej alebo relaxačnej fázy bude na minime. Algoritmus spája tieto merania s krvným tlakom.

Ide o rovnakú metódu, ktorú používa Apple Watch a ďalšími zariadeniami na meranie srdcovej frekvencie a pulznými oxymetrami, ktoré sa stali populárnymi počas r COVID-19 pandémie na zaznamenanie úrovne saturácie alebo okysličovania krvi. Je to tiež metóda, ktorú používa náramok švajčiarskej spoločnosti Aktiia, k dispozícii zatiaľ iba v Európe. Toto zariadenie automaticky zaznamenáva hodnoty krvného tlaku počas 24 hodín, aj keď niekto spí, pričom každé dve hodiny výsledky spriemeruje a výsledky zobrazí prostredníctvom aplikácie v smartfóne.

Existujú aj elektrické senzory, čo sú upravené verzie elektrokardiogramu, ktorý meria elektrickú aktivitu srdca; mechanické senzory používané v balistokardiografii a seizmokardiografii, ktoré sa pripájajú k povrchu kože, aby zachytili malé zmeny tlaku; a bioimpedančné senzory, podobné prístrojom, ktoré analyzujú zloženie tela meraním odporu tela voči toku elektrického prúdu.

Kalibrované a nekalibrované

Existujú dve široké kategórie, do ktorých možno tieto nové zariadenia na meranie krvného tlaku bez manžety zoskupiť: tie, ktoré to vyžadujú kalibrácia – periodické porovnávanie záznamov s tými, ktoré boli získané manuálnym alebo digitálnym tlakomerom – a tými, ktoré nie.

Oba typy zariadení zachytávajú signály z tela neinvazívne, z končeka prsta, ucha alebo zápästia, aby sme vymenovali najbežnejšie miesta. Odhadovaný krvný tlak sa potom zobrazí alebo prenesie do blízkych zariadení, ako sú smartfóny alebo tablety.

Jednou z metód merania, ktoré vyžadujú kalibráciu, je doba prechodu impulzu alebo PTT, čo predstavuje čas v milisekundách, ktorý impulz potrebuje na cestovanie medzi dvoma arteriálnymi bodmi: Čím je artéria tuhšia, tým vyšší bude arteriálny tlak (pretože pulz sa pohybuje rýchlejšie) a tým nižšia je PTT bude. Táto metóda má doteraz najviac vedeckých dôkazov.

Ďalšia je založená na analýze tvaru a amplitúdy pulznej vlny, čo je tlaková vlna zobrazujúca šírenie krv pumpovaná srdcom cez celý arteriálny strom a ktorej vlastnosti čiastočne závisia od tuhosti tepny steny. U ľudí s hypertenziou je amplitúda pulzovej vlny väčšia, pretože srdce musí vyvinúť väčšiu silu, aby prekonalo odpor tepien.

Nedávno sa objavili ďalšie zariadenia, ktoré využívajú obrázky nasnímané fotoaparátom—ako selfie—na zistenie zmien v PTT alebo jemných úprav farby tváre, ktoré sú pre človeka nepostrehnuteľné. oko, ktoré sprevádzajú každý srdcový tep, čím sa rekonštruuje prietok krvi pod kožou a tvar pulzu vlny.

Cieľom nekalibrovaných metód merania krvného tlaku bez manžety je eliminovať potrebu krížovej kontroly merania prístroja s tými, ktoré zachytil klasický tlakomer alebo digitálny tlakomer. Používajú iba strojové učenie a umelú inteligenciu, aby zo signálov zachytených senzormi stanovili hodnoty krvného tlaku osoby.

Rovnako ako prúd vody môže pôsobiť väčšou či menšou silou na steny hadice, ak sa zmení výška alebo otvor kohútika, analýza oscilácií alebo kolísaní objem krvi je možné merať, keď je prsteň nasadený a rameno je spustené, pretože vnútorný krvný tlak prsta sa zvyšuje, keď dostáva väčší prietok krvi v dôsledku gravitácia. Alternatívne môže prstenec získať merania oscilácií v objeme krvi pravidelným jemným tlakom na prst. Túto analýzu môže vykonať aj senzor v smartfóne, keď ho stlačíte podľa pokynov zadaných zariadením.

Iné metódy pre použitie nekalibrovaných zariadení ultrazvukové vlny na vizualizáciu premenných, ako sú rozmery tepien a rýchlosť prietoku krvi, ktoré tiež súvisia s krvným tlakom.

Cesta ku klinickej aplikácii

Vývoj týchto zariadení na meranie krvného tlaku bez manžety na meranie krvného tlaku rýchlo napreduje, ale to neznamená, že sú pripravené na použitie vo svete medicíny. „Bohužiaľ, tempo dôkazov, regulácie a validačného testovania zaostávalo za tempom inovácií a priameho spotrebiteľského marketingu,“ píše Stephen P. Juraschek, vyšetrovateľ lekára Beth Israel Deaconess Medical Center v Bostone, a kolegovia v recenzii uverejnenej v septembri v r. Aktuálne kardiologické správy.

V súčasnosti neexistuje štandardizovaný validačný protokol na posúdenie presnosti zariadení bez manžety, ako to vyžadujú USA Food and Drug Administration, hoci viaceré z týchto vývojov už získali povolenie na uvedenie na trh v USA USA. The Európska spoločnosť pre hypertenziu, vydala usmernenia, ktoré zdôrazňujú, že v súčasnosti by sa prístroje bez manžety nemali používať na prijímanie diagnostických a liečebných rozhodnutí. „Potenciálna klinická hodnota merania krvného tlaku bez manžety je obrovská. Výhrady sú však rovnako veľké,“ hovorí James Sharman, odborník na metódy merania krvného tlaku a cvičebný fyziológ z University of Tasmania v Austrálii.

Predtým, ako bude možné obhajovať širšie použitie, bude potrebné otestovať, či zariadenia bez manžety robia presné záznamy a či majú klinické nadradenosť súčasného štandardu merania krvného tlaku, ako aj určiť, ako by sa integrovali do súčasnej lekárskej praxe, dodáva Sharman. Okrem toho, keďže každé zariadenie má svoj vlastný algoritmus a metódu na odhadovanie tlaku, každé by malo preukázať svoj výkon samostatne.

Táto práca už prebieha. Podľa ClinicalTrials.gov databázy, od októbra 2023 viac ako 10 štúdií na vyhodnotenie zariadení na meranie krvného tlaku bez manžety prijímalo účastníkov.

Niekoľko štúdií už bolo ukončených. Vo Švajčiarsku tím vyhodnotil používanie takýchto zariadení na ambulantné monitorovanie krvného tlaku (ABPM), ktoré meria krvný tlak nepretržite počas 24 hodín a je lepším prediktorom kardiovaskulárneho zdravia ako nekontinuálny merania.

Štúdie sa zúčastnilo 67 pacientov, ktorí vykonávali tradičné ABPM s použitím manžetového zariadenia, ale zároveň mali na nadlaktí alebo na zápästí oproti paži s manžetou umiestnený optický senzor podobný hodinkám. Aj keď medzi meraniami oboch zariadení boli rozdiely, rozdiel bol malý a v medziach odporúčaných medzinárodnou normou. „Tieto výsledky sú povzbudivé a naznačujú, že 24-hodinová ABPM bez manžety sa môže čoskoro stať klinickou možnosťou,“ uviedli autori vo svojich záveroch. Účastníci štúdie navyše uviedli, že optický senzor bol pohodlnejší a prevažne ho uprednostňovali pred jeho alternatívou s manžetou.

V Južnej Kórei medzitým a nedávna pozorovacia štúdia sledovali 760 ľudí, ktorí používali hodinky Samsung Galaxy schválené v danej krajine po dobu jedného mesiaca na monitorovanie krvného tlaku. Zariadenie vyžaduje kalibráciu raz za mesiac, ale zaujímavé je, že 75 percent účastníkov sa nespoliehalo na jedinú mesačnú kalibráciu, ako sa navrhovalo, ale vykonávali častejšie kalibrácie. To umožnilo výskumníkom určiť, že zlá kalibrácia môže ovplyvniť merania zariadenia a že kalibračné procesy musia byť štandardizované, aby sa zabezpečilo správne fungovanie zariadenia.

Štúdia však tiež povzbudivo zistila, že „meranie krvného tlaku pomocou inteligentných hodiniek je možné aj mimo kancelárie. monitorovanie krvného tlaku v reálnom svete“ – keďže v priemere si účastníci merali krvný tlak 1,5-krát za rok deň.

Príde deň, keď budeme môcť presne poznať náš krvný tlak len pri pohľade na náš inteligentné hodinky alebo mobil? "Možno časom, ale nie v blízkej budúcnosti," hovorí Avolio. Sú potrebné ďalšie štúdie, hovorí, predtým, ako zariadenia bez manžety môžu poskytnúť spoľahlivé kvantitatívne informácie na sledovanie fyziologických zmien s prijateľnou presnosťou.

Článok preložila Debbie Ponchner.

Tento článok sa pôvodne objavil v Knowable Magazine, nezávislý novinársky počin z výročných prehľadov. Zaregistrujte sa na newsletter.