به گزارش پایگاه اطلاع رسانی بنیان، فشار خون بالا علت اصلی بیماری‌های قلبی عروقی (CVD) است و تقریباً نیمی از بزرگسالان را در ایالات متحده تحت تأثیر قرار می‌دهد. استاندارد طلایی فعلی برای تخمین غیرتهاجمی فشار خون، فشارسنج مبتنی بر کاف است که فقط می‌تواند اندازه‌گیری‌های متناوب فشار خون را ارائه دهد. این امر نظارت مداوم بر فشار خون را ممنوع می‌کند و اندازه‌گیری نوسانات روزانه فشار خون را دشوار می‌سازد. اندازه‌گیری‌های مکرر فشار خون در خارج از کلینیک، ارزیابی قوی‌تری از فشار خون نسبت به اندازه‌گیری‌های تکی به دست آمده در مطب پزشک ارائه می‌دهد و تفاوت بین فشار خون روز و شب به شدت با پیش‌بینی خطر قلبی عروقی مرتبط است.

با این حال، اندازه‌گیری‌های فعلی فشار خون مبتنی بر کاف، زندگی روزمره بیمار را مختل می‌کند و اندازه‌گیری‌های مکرر در خارج از کلینیک را محدود می‌کند. در جمعیت عمومی، نظارت مداوم بر فشار خون پتانسیل شناسایی افراد در معرض خطر را دارد که به طور بالقوه منجر به مداخلات زودهنگام و مؤثرتر می‌شود. بخش عمده‌ای از کار در زمینه پایش مداوم فشار خون به صورت غیرتهاجمی، حول تخمین فشار خون با استفاده از سیگنال فوتوپلتیسموگرافی (PPG) متمرکز شده است. سیگنال PPG از تغییرات جذب هموگلوبین در طول هر ضربان قلب ناشی می‌شود و اندازه‌گیری نسبی از تغییرات حجم خون را ارائه می‌دهد. PPG به طور سنتی برای پایش ضربان قلب مورد استفاده قرار گرفته است و هنگامی که با حداقل دو طول موج انجام می‌شود، می‌تواند اندازه‌گیری‌های پالس اکسیمتری را فراهم کند. اخیراً، سیگنال‌های PPG در ساعت‌های هوشمند مصرف‌کننده ادغام شده‌اند و اندازه‌گیری‌های مداوم ضربان قلب و پالس اکسیمتری را در خارج از محیط بالینی امکان‌پذیر می‌کنند. ماهیت فراگیر سیگنال PPG در هر دو محیط بالینی و زندگی روزمره، آن را به یک کاندیدای ایده‌آل برای تخمین مداوم و غیرتهاجمی فشار خون تبدیل می‌کند. تلاش‌های زیادی برای رسیدن به این هدف صورت گرفته است و استراتژی‌های مختلفی به کار گرفته شده است. مدل‌های فیزیولوژیکی مانند مدل‌های Windkessel و Moens-Korteweg از سیگنال PPG به عنوان ورودی برای تخمین فشار خون استفاده کرده‌اند.

از طرف دیگر، نشان داده شده است که ویژگی‌های استخراج شده از شکل موج PPG با فشار خون همبستگی دارند. این ویژگی‌ها به عنوان ورودی طیف گسترده‌ای از تکنیک‌های یادگیری ماشین برای تخمین BP استفاده شده‌اند. محققان برای اولین بار نشان داده‌اند که می‌توان از طیف‌سنجی نوری کنتراست نقطه‌ای (SCOS) برای نظارت بر فشار خون بدون دستبند استفاده کرد. این فناوری جدید می‌تواند تشخیص زودهنگام و مدیریت فشار خون بالا را بهبود بخشد. فشار خون بالا تقریباً نیمی از بزرگسالان در ایالات متحده را تحت تأثیر قرار می‌دهد و عامل اصلی بیماری‌های قلبی عروقی است. این تحقیق گامی به سوی یک دستگاه پوشیدنی است که به افراد اجازه می‌دهد فشار خون خود را در هر زمان و بدون دستبند کنترل کنند. SCOS یک تکنیک تصویربرداری غیرتهاجمی است که جریان خون را با تجزیه و تحلیل الگوهای نقطه‌ای تشکیل شده توسط پراکندگی نور منسجم از سلول‌ها و بافت‌ها اندازه‌گیری می‌کند. در حالی که از این روش برای کاربردهای دیگری مانند نظارت بر مغز و بافت استفاده شده است، این یکی از اولین مطالعاتی است که به بررسی چگونگی ارتباط سیگنال‌های SCOS با فشار خون می‌پردازد. اخیرا محققان نشان دادند که اطلاعات جریان و حجم خون که به طور همزمان با قرار دادن دستگاه SCOS آنها روی انگشت و مچ دست 30 داوطلب به دست آمد، در تخمین فشار خون تا 31٪ دقیق‌تر از استفاده از اطلاعات حجم خون به تنهایی بود. اطلاعات حجم خون، که به عنوان فوتوپلتیسموگرافی شناخته می‌شود، اساس چندین مانیتور فشار خون نوری تجاری است. مطالعات نشان می‌دهد که ردیابی فشار خون در طول روز و به خصوص در شب، تصویر بهتری از سلامت فرد ارائه می‌دهد. یک نسخه پوشیدنی از دستگاه ما برای بیماران آسان‌تر و راحت‌تر خواهد بود و می‌تواند به پزشکان کمک کند تا شرایطی مانند فشار خون پنهان را تشخیص دهند، جایی که قرائت‌های بالینی فشار خون واقعی را منعکس نمی‌کنند.

افزایش دقت فشار خون

محققان این مطالعه فرض کردند که شکل موج‌های جریان و حجم خون، نمایش‌های بصری از نحوه تغییر سیگنال نور در طول زمان که توسط SCOS اندازه‌گیری می‌شوند، حاوی اطلاعات ارزشمندی در رابطه با سلامت قلب و عروق هستند و می‌توانند به طور بالقوه برای تخمین فشار خون استفاده شوند. محققان همچنان نشان دادند که ویژگی‌های استخراج شده از شکل موج‌های جریان خون به شدت با فشار خون مرتبط هستند. در تحقیقات جدید، محققان نشان دادند که شکل موج‌های جریان و حجم خون از SCOS می‌توانند برای پیش‌بینی فشار خون استفاده شوند. دستگاه SCOS محققان را قادر می‌سازد فشار خون را بسیار بیشتر از یک دستگاه مبتنی بر کاف اندازه‌گیری کنند. این مهم است زیرا تحقیقات زیادی انجام شده است که نشان می‌دهد اندازه‌گیری‌های تک‌زمانه فشار خون با استفاده از کاف در مطب پزشک، بازتاب خوبی از فشار خون واقعی فرد در زندگی روزمره‌اش نیست. با این حال، به دلیل ماهیت دست و پا گیر کاف، انجام اندازه‌گیری‌های مکرر با کاف دشوار است. برای اعمال SCOS در پایش فشار خون، محققان دستگاهی را توسعه دادند که از دو طول موج لیزر (532 نانومتر و 808 نانومتر) استفاده می‌کند، که به آنها امکان می‌دهد شکل موج‌های SCOS را از حجم‌های مختلف بافت به دست آورند. دستگاه آنها تصاویر نقطه‌ای را با نرخ فریم بالاتری نسبت به سیستم‌های توسعه یافته توسط گروه‌های دیگر به دست می‌آورد، که امکان استخراج ویژگی‌های دقیق در مقیاس زمانی از شکل موج‌ها و بررسی رابطه آنها با فشار خون را فراهم می‌کند.

روشن کردن علائم حیاتی

برای آزمایش دستگاه، محققان از آن برای به دست آوردن اندازه‌گیری‌ها از 30 داوطلب استفاده کردند و در عین حال اندازه‌گیری‌ها را با یک مانیتور فشار خون مداوم نیز به دست آوردند. اندازه‌گیری‌ها در حالت استراحت و در طول یک تمرین پرس پا که برای القای تغییرات فشار خون طراحی شده بود، انجام شد. سپس آنها ویژگی‌ها را از شکل موج‌های جریان و حجم خون استخراج کردند و از یک مدل یادگیری ماشینی برای تخمین فشار خون استفاده کردند. آنها یک مدل را با استفاده از اطلاعات جریان و حجم خون و یک مدل را فقط با استفاده از اطلاعات حجم خون (فوتوپلتیسموگرافی) آموزش دادند. مدلی که اطلاعات جریان و حجم خون را ترکیب می‌کرد، دقت را تا حد زیادی بهبود بخشید. ۳۱٪ و فشار خون سیستولیک را با میانگین خطای مطلق پایین ۲.۲۶ میلی‌متر جیوه پیش‌بینی کرد. اندازه‌گیری‌های انجام شده از ۲۰ داوطلب چند هفته بعد نشان داد که این بهبود پایدار بوده است. نتایج محققان نشان داد که SCOS با امکان اندازه‌گیری همزمان جریان خون و تغییرات حجم با استفاده از مچ دست یا انگشت، تخمین فشار خون را بهبود می‌بخشد. این روش جدیدی را برای ردیابی سلامت قلب و عروق با ابزارهای نوری باز می‌کند. در مرحله بعد، محققان قصد دارند یک نسخه پوشیدنی از دستگاه SCOS را توسعه دهند.

پایان مطلب./