La pièce rapportée ultrasonique portative surveille la pression artérielle à l'intérieur du corps

Un nouveau timbre à ultrasons portable qui surveille de manière non invasive la pression artérielle dans les artères profondes sous la peau pourrait aider les gens à détecter les problèmes cardiovasculaires plus tôt et avec une plus grande précision. Dans les tests, le patch a été réalisé ainsi que certaines méthodes cliniques pour mesurer la pression artérielle.

Les applications comprennent la surveillance continue en temps réel des variations de la pression sanguine chez les patients souffrant d'une maladie cardiaque ou pulmonaire, ainsi que les patients gravement malades ou subissant une intervention chirurgicale. Le patch utilise des ultrasons, il pourrait donc être utilisé pour suivre de manière non invasive d'autres signes vitaux et des signaux physiologiques provenant d'endroits situés à l'intérieur du corps.

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Californie à San Diego décrit leurs travaux dans un article publié le 11 septembre dans Nature Biomedical Engineering.

«Jusqu'à présent, les dispositifs portables étaient limités à la détection de signaux à la surface de la peau ou juste en dessous. Mais c'est comme si on ne voyait que la partie visible de l'iceberg », a déclaré Sheng Xu, professeur de nano-ingénierie à l'École d'ingénieurs UC San Diego Jacobs et auteur correspondant de l'étude. «En intégrant la technologie des ultrasons dans les appareils portables, nous pouvons commencer à capturer un grand nombre d’autres signaux, événements biologiques et activités se déroulant de manière non invasive sous la surface.»

«Nous ajoutons une troisième dimension à la plage de détection des appareils électroniques portables», a déclaré Xu, qui est également affilié au Center for Wearable Sensors de UC San Diego.

Le nouveau timbre à ultrasons peut surveiller en continu la pression artérielle centrale dans les artères principales à une profondeur pouvant atteindre quatre centimètres (plus d'un pouce) sous la peau.

Les médecins impliqués dans l'étude affirment que la technologie serait utile dans diverses procédures hospitalières.

«Cela pourrait être un excellent ajout à la médecine cardiovasculaire», a déclaré le Dr Brady Huang, co-auteur du journal et radiologue de l'Université de Californie à San Diego. "Dans la salle d'opération, en particulier dans les procédures cardiopulmonaires complexes, une évaluation précise en temps réel de la pression artérielle centrale est nécessaire. C'est là que cet appareil a le potentiel de supplanter les méthodes traditionnelles."

Une alternative commode aux méthodes cliniques

L’appareil mesure la pression artérielle centrale – qui diffère de la pression artérielle mesurée avec un brassard gonflable attaché autour du bras, appelé tension artérielle périphérique. La pression artérielle centrale est la pression dans les vaisseaux sanguins centraux, qui envoient le sang directement du cœur à d'autres organes majeurs dans tout le corps. Les experts médicaux considèrent que la pression artérielle centrale est plus précise que la pression artérielle périphérique et disent également qu’il est préférable de prévoir les maladies cardiaques.

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Cependant, la mesure de la pression artérielle centrale n’est généralement pas effectuée lors des examens de routine. La méthode clinique de pointe est invasive et implique un cathéter inséré dans un vaisseau sanguin dans le bras, l’aine ou le cou d’un patient et le guidant vers le cœur.

Il existe une méthode non invasive, mais elle ne permet pas de produire des lectures précises. Il consiste à placer une sonde en forme de stylo, appelée tonomètre, sur la peau directement au-dessus d'un gros vaisseau sanguin. Pour obtenir une bonne lecture, le tonomètre doit être maintenu stable, juste au bon angle et avec la bonne quantité de pression à chaque fois. Mais cela peut varier entre les tests et les différents techniciens.

«Cela dépend beaucoup de l’opérateur. Même avec la technique appropriée, si vous déplacez l'extrémité du tonomètre d'un millimètre seulement, les données sont déformées. Et si vous poussez trop fort sur le tonomètre, cela mettra trop de pression sur le vaisseau, ce qui affectera également les données », a déclaré le co-premier auteur, Chonghe Wang, étudiant diplômé en nanotechnologie à l’Université de San Diego. Les tonomètres exigent également que le patient reste assis – ce qui rend la surveillance continue difficile – et n'est pas suffisamment sensible pour obtenir de bonnes lectures à travers les tissus adipeux.

L'équipe dirigée par l'UC San Diego a mis au point une alternative pratique: un patch à ultrasons souple et extensible pouvant être porté sur la peau et fournissant des lectures précises et précises de la pression artérielle centrale chaque fois que l'utilisateur est en mouvement. Et il peut toujours avoir une bonne lecture à travers les tissus adipeux.

 Image "width =" 610 "height =" 213 "/> <p class= Porté au cou, le dispositif enregistre la tension artérielle centrale dans la veine jugulaire interne (artère carotide) ( Int JV) et la veine jugulaire externe (Ext JV)

Le patch a été testé sur un sujet masculin, qui l'a porté sur l'avant-bras, le poignet, le cou et le pied. Les tests ont été effectués pendant que le sujet était immobile et pendant l'exercice. Les enregistrements collectés avec le patch étaient plus cohérents et précis que les enregistrements d'un tonomètre commercial. Les enregistrements de patch étaient également comparables à ceux collectés avec une sonde à ultrasons traditionnelle.

Fabrication d'ultrasons à porter

«Une avancée majeure de ce travail est la transformation de la technologie à ultrasons en une plateforme portable. Ceci est important car nous pouvons maintenant commencer à surveiller de manière continue et non invasive les principaux vaisseaux sanguins profonds sous la peau, pas seulement dans les tissus peu profonds », a déclaré Wang.

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 Image "width =" 450 "height =" 364 "/> <p class= La structure en îlot permet au patch d'être flexible et extensible

Le patch est une mince feuille d'élastomère de silicone avec une structure appelée «pont d'îlot» – une série de petits composants électroniques (îlots) reliés chacun par fils en forme de ressort (ponts). Chaque îlot contient des électrodes et des dispositifs appelés transducteurs piézoélectriques, qui produisent des ondes ultrasonores lorsque l'électricité les traverse. Les ponts qui les relient sont constitués de fils de cuivre fins et ressemblant à des ressorts. La structure en îlot permet à toute la pièce de s’adapter à la peau et de s’étirer, se plier et se tordre sans compromettre la fonction électronique.

Le timbre utilise des ondes ultrasonores pour enregistrer en continu le diamètre d'un vaisseau sanguin pulsé situé à une profondeur pouvant atteindre quatre centimètres sous la peau. Ces informations sont ensuite traduites en une forme d'onde à l'aide d'un logiciel personnalisé. Chaque pic, vallée et encoche de la forme d'onde, ainsi que la forme générale de la forme d'onde, représentent une activité ou un événement spécifique dans le cœur. Ces signaux fournissent de nombreuses informations détaillées aux médecins évaluant la santé cardiovasculaire d’un patient. Ils peuvent être utilisés pour prédire l'insuffisance cardiaque, déterminer si l'approvisionnement en sang est correct, etc.

Prochaines étapes

Les chercheurs notent que le patch a encore un long chemin à parcourir avant d'atteindre la clinique. Les améliorations comprennent l'intégration d'une source d'alimentation, d'unités de traitement de données et d'une capacité de communication sans fil dans le patch.

«À l'heure actuelle, ces capacités doivent être fournies par des câbles provenant de périphériques externes. Si nous voulons passer de la paillasse au chevet du patient, nous devons intégrer tous ces composants », a déclaré Xu.

L'équipe envisage de collaborer avec des experts en informatique et en technologies sans fil pour la prochaine phase du projet.

Titre papier: “ Surveillance de la tension artérielle centrale par un appareil à ultrasons conforme.” Co-auteurs: co-auteurs Xiaoshi Li et Hongjie Hu, Lin Zhang, Zhenlong Huang , Muyang Lin, Zhuorui Zhang, Zhenan Yin, Hua Gong, Shubha Bhaskaran, Yue Gu, Mitsutoshi Makihata, Yuxuan Guo, Yusheng Lei, Yimu Chen, Yang Li, Tianjiao Zhang, Albert P. Pisano et Liangfang Zhang, UC San Diego; Chunfeng Wang, Université de Zhengzhou, Chine; et Zeyu Chen et Qifa Zhou, Université de Californie du Sud.

Ce projet a été soutenu par le National Institutes of Health (subvention R21EB025521) et le Centre for Wearable Sensors de l'UC San Diego.

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