血壓是一個關(guān)鍵的生命體征，可以讓我們深入了解心血管健康。但是臨床醫(yī)生通常每年只測量幾次血壓——而且這些測量值可能并不總是準(zhǔn)確的（例如，也許你在醫(yī)生辦公室感到緊張）?？梢赃B續(xù)監(jiān)測血壓的可穿戴設(shè)備將提供更多信息讀數(shù)，使臨床醫(yī)生能夠觀察趨勢并檢測隨之而來的血壓變化，最終改善心臟健康。
近十年前，NIBIB 與印度政府合作，率先開展了一項國際努力開發(fā)可穿戴的無袖口系統(tǒng)。基于多年的研究，科學(xué)家們現(xiàn)在正在對這種設(shè)備進(jìn)行微調(diào)。該設(shè)備由世界上最薄的材料之一石墨烯制成，佩戴在手腕下方，可以測量血壓，其精度與標(biāo)準(zhǔn)血壓袖帶相當(dāng)。雖然該技術(shù)仍處于早期階段，但研究人員預(yù)計該顯示器將全天候 24/7 佩戴。該設(shè)備最近在 《Nature Nanotechnology》期刊中有所描述。
“血壓監(jiān)測儀是在 19 世紀(jì)末開發(fā)的，核心技術(shù)沒有發(fā)生重大變化，”NIBIB 健康信息技術(shù)部項目主任 Tiffani Lash 博士解釋說。“與傳統(tǒng)的血壓袖帶不同，該設(shè)備可以實現(xiàn)連續(xù)和不顯眼的監(jiān)測，這可以為遠(yuǎn)程、全天候的血壓評估鋪平道路。由于心血管疾病是全球死亡的主要原因，因此這種設(shè)備有能力減少可能可預(yù)防的死亡。”
乍一看，血壓計就像一個臨時紋身——石墨烯和里面的微小組件就像小而透明的貼紙，直接貼在皮膚上。應(yīng)用甚至是相似的：將連接在薄紙條上的設(shè)備放在皮膚上，用水將紙弄濕，然后輕輕取下紙，將血壓計留在后面。
研究作者、德克薩斯大學(xué)奧斯汀分校教授 Deji Akinwande 博士解釋說，之前已經(jīng)研究過類似的“電子紋身”，但它們通常使用不完全貼合皮膚的金屬薄膜。“對于以前的設(shè)備，金屬膜和皮膚之間存在大量滑動，導(dǎo)致運動偽影，可以掩蓋我們試圖捕捉的真實信號，”他說。“因為石墨烯非常薄且靈活，它不會受到運動偽影的影響，我們可以在很長一段時間內(nèi)捕獲精確的測量結(jié)果。”
紋身不像傳統(tǒng)監(jiān)測器那樣直接測量血壓。相反，紋身依賴于生物阻抗——一種衡量身體抵抗電流的方法。紋身包含微小的電極，可以向手腕的動脈施加小電流，然后感知電流如何受到動脈的影響。然后可以使用機器學(xué)習(xí)將這些生物阻抗測量值轉(zhuǎn)換為血壓讀數(shù)。
研究人員評估了七名健康人的生物阻抗紋身。平均而言，每個參與者都被連續(xù)監(jiān)測了大約四個小時，每個參與者大約進(jìn)行了 2,000 次測量。參與者進(jìn)行了各種練習(xí)來有意提高血壓，例如完成手握練習(xí)、騎固定自行車或進(jìn)行瓦爾薩爾瓦動作（當(dāng)一個人試圖在他們的嘴巴閉上并捏住鼻子時用力呼氣）。在這些實驗中，參與者還佩戴了醫(yī)療級血壓監(jiān)測儀以提供參考血壓測量——研究人員發(fā)現(xiàn)，他們的生物阻抗紋身可以高精度地確定參與者的血壓。
接下來，研究人員評估了他們的系統(tǒng)在超出初始實驗評估范圍的情況下計算血壓讀數(shù)的能力。參與者被邀請進(jìn)行額外的活動，例如步行或進(jìn)行劇烈運動（例如大量出汗的戶外步行或俯臥撐）。在這些活動之后，研究人員評估了血壓讀數(shù)（當(dāng)參與者靜止時測量）。雖然生物阻抗紋身可以承受光、熱、水或汗的暴露，但在運動后監(jiān)測期間，它們的血壓準(zhǔn)確度略有下降。研究人員將繼續(xù)將其他數(shù)據(jù)（包括運動引起的更高血壓測量值）納入他們的機器學(xué)習(xí)算法中——這應(yīng)該會提高它們的準(zhǔn)確性。
研究人員還設(shè)想進(jìn)一步優(yōu)化他們的設(shè)備，以便可以無線傳輸血壓數(shù)據(jù)。截至目前，紋身需要使用細(xì)金線連接到外部設(shè)備，這樣才能讀取血壓。
研究作者 Roozbeh Jafari 博士說：“第一代設(shè)備仍處于早期階段，但這項技術(shù)的前景是它可以隨時佩戴并提供豐富的生物物理數(shù)據(jù)。”德克薩斯 A&M 大學(xué)教授和 NIBIB 資助的主要作者。“血壓和高血壓與嚴(yán)重且危及生命的健康狀況有關(guān)，持續(xù)監(jiān)測這一生命體征的能力可以為改善公共衛(wèi)生的積極干預(yù)提供信息。”
而作為研究表明大流行期間血壓水平升高，尋找持續(xù)監(jiān)測血壓的方法，尤其是在高血壓患者中，可能變得越來越重要。
摘自《 The Graphene Council》網(wǎng)站
