Winziges Hautpflaster überwacht mit Ultraschall den Blutdruck
Klein wie eine Briefmarke: Ein tragbares Ultraschallpflaster misst kontinuierlich und präzise den Blutdruck. Klinisch validiert, eignet es sich für Alltag und Krankenhaus.
Dieses kleine, dehnbare Hautpflaster überwacht mithilfe von Ultraschall kontinuierlich den Blutdruck tief im Körper.
Foto: David Baillot/UC San Diego Jacobs School of Engineering
Ein Team der University of California in San Diego hat ein tragbares Ultraschallpflaster entwickelt, das die kontinuierliche und nicht-invasive Blutdrucküberwachung ermöglicht. Das Gerät, das in einer umfassenden klinischen Studie an mehr als 100 Probandinnen und Probanden getestet wurde, könnte die Art und Weise, wie der Blutdruck überwacht wird, grundlegend verändern.
Blutdruckmessungen mit Manschetten sind weit verbreitet, liefern jedoch nur Momentaufnahmen. Langfristige Trends und kritische Schwankungen, etwa durch Stress, Bewegung oder Medikamente, bleiben häufig unentdeckt. „Bei herkömmlichen Blutdruckmessungen mit einer Manschette, die nur einmalige Blutdruckwerte liefern, können kritische Muster übersehen werden“, erklärt Sai Zhou, Erstautor der Studie.
Inhaltsverzeichnis
Kontinuierliche Messung für präzisere Diagnosen
Das Pflaster ist etwa so groß wie eine Briefmarke und wird direkt auf die Haut geklebt. Es verwendet eine Kombination aus piezoelektrischen Wandlern und dehnbaren Kupferelektroden, um Ultraschallwellen auszusenden und zu empfangen. Diese Wellen erfassen Veränderungen im Durchmesser von Blutgefäßen, die dann in präzise Blutdruckwerte umgerechnet werden.
Die kontinuierliche Messung ermöglicht es, nicht nur den aktuellen Blutdruck zu erfassen, sondern auch detaillierte Trends zu analysieren. Das ist ein wesentlicher Fortschritt, besonders bei der Überwachung von Patientinnen und Patienten mit Bluthochdruck oder anderen kardiovaskulären Erkrankungen.
Prototyp des Pflasters wurde erheblich verbessert
An dem winzigen Blutdruckmessgerät wird schon länger gearbeitet. Im Zuge der aktuellen Studie hat das Forschungsteam den Prototyp des Pflasters erheblich verbessert. Die piezoelektrischen Wandler wurden enger angeordnet, um eine präzisere Messung kleiner Arterien wie der Arteria brachialis und Arteria radialis zu ermöglichen. Diese Arterien spielen in der klinischen Praxis eine wichtige Rolle, da sie zuverlässige Blutdruckdaten liefern.
Ein weiteres technisches Upgrade war die Integration einer speziellen Trägerschicht. Diese reduziert überflüssige Vibrationen der Wandler und verbessert so die Signalklarheit. Das Resultat: noch präzisere Blutdruckdaten, die in Echtzeit erfasst werden können.
In klinischen Tests zeigte das Pflaster Ergebnisse, die mit invasiven Methoden wie der arteriellen Leitung vergleichbar sind. Letztere gilt zwar als Goldstandard, ist jedoch aufwendig, schmerzhaft und schränkt die Bewegungsfreiheit der Patientinnen und Patienten ein. Das Ultraschallpflaster bietet eine komfortable, nicht-invasive Alternative, ohne an Genauigkeit einzubüßen.
Umfangreiche Studien und Tests
Insgesamt 117 Proband*innen nahmen an der klinischen Validierung teil. Die Tests wurden in verschiedenen Szenarien durchgeführt, darunter tägliche Aktivitäten wie Radfahren, Meditieren oder Essen sowie klinische Umgebungen wie Herzkatheterlabore. Auch bei Haltungsänderungen, etwa dem Wechsel von Sitzen zu Stehen, zeigte das Pflaster laut Forschungsteam eine hohe Messgenauigkeit.
Die Messergebnisse des Pflasters stimmten eng mit denen herkömmlicher Blutdruckmanschetten und invasiver arterieller Sensoren überein. Sheng Xu, leitender Wissenschaftler der Studie, betont: „Ein großer Fortschritt dieser Arbeit ist, wie gründlich wir diese Technologie dank der Arbeit unserer medizinischen Mitarbeiter validiert haben.“
Zusätzlich wurde das Pflaster bei Patientinnen und Patienten getestet, die sich nach einer Operation auf der Intensivstation befanden oder während eines Eingriffs im Herzkatheterlabor betreut wurden. In diesen anspruchsvollen Umgebungen lieferte das Pflaster ebenso zuverlässige Daten wie die etablierte arterielle Leitung.
Vorteile gegenüber bestehenden Technologien
Das Ultraschallpflaster kombiniert laut Team der University of California Präzision mit Komfort. Es erlaubt eine kontinuierliche Überwachung des Blutdrucks, ohne die Bewegungsfreiheit der Trägerinnen und Träger einzuschränken. Dadurch wird nicht nur die Diagnosestellung verbessert, sondern auch die Nachverfolgung von Behandlungsfortschritten erleichtert.
Das Forschungsteam ist sich sicher: Das Pflaster eignet sich nicht nur für die Überwachung in Krankenhäusern, sondern auch für den Einsatz im Alltag. So können beispielsweise Menschen mit Bluthochdruck ihre Blutdruckwerte bequem zu Hause überwachen und potenziell kritische Schwankungen frühzeitig erkennen.
Integration von KI und drahtlosen Funktionen geplant
Das Forschungsteam arbeitet an einer drahtlosen Version des Pflasters, die noch benutzerfreundlicher ist. Zusätzlich soll maschinelles Lernen integriert werden, um die Datenanalyse weiter zu automatisieren. Ziel ist es, das Pflaster nahtlos in bestehende Krankenhaussysteme zu integrieren und für den Langzeiteinsatz zu optimieren.
Nach der erfolgreichen Validierung bereitet sich das Team auf groß angelegte klinische Studien vor. Diese sollen weitere Erkenntnisse über die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit des Pflasters liefern.
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