فناوری جدید پچ فراصوتی پوشیدنی که فشار خون را در شریان‌های عمیق زیر پوست به صورت غیرتهاجمی کنترل می‌کند، می‌تواند به افراد کمک کند مشکلات قلبی عروقی را زودتر و با دقت بیشتری تشخیص دهند. در آزمایشات، عملکرد این پچ فراصوت در اندازه گیری فشار خون به خوبی برخی از روش های بالینی است.

عملکردهای کاربردی این فناوری شامل نظارت مستمر و بی‌درنگ بر تغییرات فشار خون در بیماران مبتلا به بیماری‌های قلبی یا ریوی و همچنین بیمارانی است که به شدت بیمار هستند یا تحت عمل جراحی قرار دارند. در این پچ از امواج فراصوت استفاده می ­شود، بنابراین می‌توان از آن برای ردیابی غیرتهاجمی سایر علائم حیاتی و سیگنال‌های فیزیولوژیکی از مکان‌های عمیق داخل بدن استفاده کرد.

تیمی از محققان به رهبری دانشگاه سن دیگو کالیفرنیا کار خود را در مقاله ای در مجله Nature Biomedical Engineering، این گونه توصیف می کنند: "دستگاه‌های پوشیدنی تاکنون محدود به حس کردن سیگنال‌ها بر روی سطح پوست یا درست زیر آن بوده‌اند. اما با ادغام فناوری فراصوت در پوشیدنی‌ها، می‌توانیم مقدار زیادی از سیگنال‌ها، رویدادهای بیولوژیکی و فعالیت‌هایی را که در زیر سطح در جریان است، به روشی غیرتهاجمی ثبت کنیم."

پچ فراصوت جدید می تواند به طور مداوم فشار خون مرکزی را در شریان های اصلی تا عمق چهار سانتی متر (بیش از یک اینچ) زیر پوست پایش کند. در اتاق عمل، به‌ویژه در فرایند های پیچیده قلبی ریوی، ارزیابی دقیق فشار خون مرکزی در زمان واقعی مورد نیاز است، و اینجاست که این دستگاه پتانسیل جایگزینی با روش‌های سنتی را دارد.

جایگزین مناسب روش های بالینی

این دستگاه فشار خون مرکزی را اندازه گیری می کند، فشار مزبور با فشار خونی که با یک بازوبند بادی که در اطراف بازو بسته می شود، اندازه گیری شده و به فشار خون محیطی معروف است، متفاوت است. فشار خون مرکزی فشاری است که در رگ‌های خونی مرکزی وجود دارد که خون را مستقیماً از قلب به سایر اندام‌های اصلی بدن می‌فرستند. متخصصان پزشکی فشار خون مرکزی را دقیق تر از فشار خون محیطی می دانند و همچنین می گویند که در پیش بینی بیماری قلبی بهتر عمل می کند.  

با این حال، اندازه گیری فشار خون مرکزی معمولاً در معاینات معمول انجام نمی شود. روش بالینی پیشرفته برای این منظور روشی تهاجمی است که شامل یک کاتتر (catheter) است که در یک رگ خونی در بازو، کشاله ران یا گردن بیمار قرار داده می شود و آن را به سمت قلب هدایت می کند.

یک روش غیر تهاجمی وجود دارد، اما نمی تواند به طور مداوم خوانش دقیقی ایجاد کند. این شامل نگه داشتن یک کاوشگر قلم مانند، به نام تونومتر (tonometer)، بر روی پوست و دقیقاً بالای یک رگ خونی اصلی است. برای خواندن خوب، تونومتر باید ثابت نگه داشته شود، دقیقاً در زاویه مناسب و هر بار با مقدار فشار مناسب.

این روش می تواند بین تست ها و تکنسین های مختلف متفاوت باشد. همچنین به بیمارهایی نیاز دارند که بی حرکت بنشیند و بر این اساس نظارت مداوم را دشوار می کند، همچنین به اندازه کافی حساس نیستند تا از طریق بافت چربی خوانش خوبی داشته باشند.

همانطور که قبلا گفته شد تیم دانشگاه سن دیگو جایگزینی مناسب ایجاد کرده است، یک پچ فراصوت نرم و کششی که می تواند روی پوست قرار داده شود و هر بار فشار خون مرکزی را صحیح و دقیق نشان دهد، حتی در حالی که کاربر در حال حرکت است و همچنان می تواند از طریق بافت چربی خوانش خوبی داشته باشد.

این پچ روی یک مرد آزمایش شد که آن را روی ساعد، مچ دست، گردن و پای خود گذاشت. آزمون‌ها هم در حالت ساکن و هم در حین ورزش انجام شد. داده های جمع‌آوری‌شده از طریق پچ سازگارتر و دقیق‌تر از داده های یک تونومتر (tonometer) تجاری است که قابل مقایسه با داده هایی است که با استفاده از یک پروب فراصوت سنتی دریافت می شود. 

پوشیدنی کردن فناوری فراصوت

پیشرفت اصلی این کار این است که فناوری فراصوت را به یک پلت فرم پوشیدنی تبدیل می کند. این مهم است زیرا این امکان را بوجود می آورد که نظارت مداوم و غیرتهاجمی رگ‌های خونی اصلی در عمق زیر پوست انجام شود، نه فقط در بافت‌های کم عمق.

این پچ یک ورقه نازک از الاستومر سیلیکونی است که با ساختاری به نام «پل جزیره‌ای» طرح‌ریزی شده است، مجموعه‌ای از قطعات الکترونیکی کوچک (جزایر) که هر کدام توسط سیم‌های فنری شکل (پل) به هم متصل شده‌اند. هر جزیره حاوی الکترودها و دستگاه هایی به نام مبدل های پیزوالکتریک است که با عبور الکتریسیته از آنها امواج فراصوت تولید می کنند. پل های اتصال آنها از سیم های مسی نازک فنری مانند ساخته شده است. ساختار پل جزیره ای اجازه می دهد تا کل وصله با پوست منطبق شود و بدون آسیب رساندن به عملکرد الکترونیکی، کشیده شود، خم شود و بپیچد.