Zentrale Blutdruckmessung möglich
Ein neues tragbares Ultraschall-Pflaster kann den zentralen Blutdruck auf nicht-invasive Art überwachen. Dafür werden Arterien weit unter der Haut überwacht, was dabei helfen könnte, kardiovaskuläre Probleme früher und mit grösserer Sicherheit zu erkennen.
Das Pflaster hat in einigen klinischen Methoden für Blutdruckmessung gut abgeschnitten. Es wurde angewendet in Echtzeit- und kontinuierlicher Überwachung von Änderungen des Blutdrucks bei Patienten mit Herz- oder Lungenkrankheiten, sowie bei Patienten die schwerkrank sind oder denen eine Operation bevorsteht. Das Pflaster nutzt Ultraschall, weshalb es für nicht-invasive Messungen von Vitalwerten und physiologischen Signalen aus der Tiefe des Körpers genutzt werden könnte. Die Forschungsarbeit wurde in Nature Biomedical Engineering ("Monitoring of the central blood pressure waveform via a conformal ultrasonic device") veröffentlicht.
“Tragbare Geräte konnten bis anhin nur Signale an der Hautoberfläche oder direct darunter detektieren. Das ist gleich, wie wir nur die Spitze des Eisbergs sehen”, sagt Studienatuor Prof. Sheng Xu. „Durch die Integration von Ultraschall-Technologie können wir auf nicht-invasive Art eine Menge weiterer Signale und Aktivitäten weit unter der Hautoberfläche einfangen.“ Das neue Ultraschall-Pflaster kann kontinuierliche Aufzeichnungen des Blutdrucks von Arterien machen, die bis zu vier Zentimeter tief liegen.
So wird der zentrale Blutdruck gemessen. Dieser unterscheidet sich vom peripheren Blutdruck, welcher mit einer aufblasbaren Manschette am Oberarm gemessen wird. Der zentrale Blutdruck ist der, welcher in den Gefässen herrscht, die Blut direkt vom Herzen in die wichtigen Organe des ganzen Körpers befördern. Der zentrale Blutdruck ist laut Experten genauer als der periphere und somit besser in der Vorhersage von Herzkrankheiten.
Um den zentralen Blutdruck zu messen, wird ein Katheter in ein Blutgefäss an Arm, Leiste oder Hals des Patienten eingeführt und dann zum Herz gelenkt. Weil diese momentane Methode invasiv ist, gehört sie nicht zur gängigen Routineuntersuchung. Alternativ gibt es eine nicht-invasive Methode, die jedoch nicht konsistente, genaue Messwerte hervorbringt. Hierfür wird der Tonometer, eine Sonde, die einem Stift ähnlich sieht, auf die Haut, direkt über einer der Hauptschlagadern platziert und gehalten. Um eine genaue Messung zu erhalten, muss der Tonometer ruhig, im genau richtigen Winkel und mit der richtigen Menge an Druck gehalten werden. All diese Parameter variieren aber zwischen Tests und dem ausführenden Personal. „Wenn Sie den Tonometer auch nur einen Millimeter bewegen, ist die Messung trotz sauberer Technik verzerrt. Und wenn Sie den zu stark nach unten drücken, übt das zu viel Druck auf das Blutgefäss aus, was wiederum die Messung beeinflusst“, sagt der Co-Autor der Studie, Chonghe Wang, Doktorand in Nano-Engineering. Darüber hinaus sind Tonometer nicht geeignet um durch Fettgewebe gute Messungen zu erzeugen und es ist nötig, dass der Patient absolut stillsitzt.
Somit hat das Forschungsteam eine äusserst praktische Alternative geschaffen. Das Ultraschall-Pflaster ist weich, dehnbar, kann auf der Haut getragen werden und liefert erst noch exakte Messungen des Zentralen Blutdrucks, auch wenn sich der Patient bewegt. Zudem misst es auch durch Fettgewebe relativ gut.
Mediziner, welche in die Studie involviert waren, schreiben der Technologie grossen Nutzen in verschiedenen Patientenverfahren zu. Dr. Brady Huang, ein weiterer Co-Autor der Studie und Radiologe am UC San Diego Health, sagt: “Im Operationssaal, zum Beispiel bei komplexen kardiopulmonären Behandlungen sind präzise Echtzeit-Messungen vonnöten. Hier kann die Erfindung gegenwärtige Methoden verdrängen. Das Ganze könnte eine wichtige Ergänzung für die kardiovaskuläre Medizin sein.“
Das Pflaster ist eine dünne Schicht aus Silikon-Elastomer, strukturiert in einer Struktur, die “island-bridge” genannt wird. Dies ist eine Anordnung von kleinen Elektrokomponenten (die Inseln “islands”), welche durch Federdrähte verbunden sind (die Brücken “bridges”). Jede “Insel” beinhaltet Elektroden und (piezoelektronische) Umwandler, die Ultraschall-Wellen produzieren, wenn Elektrizität durch sie fliesst. Diese “island-bridge”-Struktur erlaubt es dem Pflaster, gedehnt und gedreht zu werden, sowie sich an die Haut anzufügen, ohne dass die elektronische Funktion dadurch beeinträchtigt wird.
Quelle: https://www.nanowerk.com/nanotechnology-news2/newsid=51065.php
Originalartikel (EN): https://dx.doi.org/doi:10.1038/s41551-018-0287-x