- Kontinuierliche Blutdruckkurven waren bislang auf invasive Verfahren wie arterielle Katheter angewiesen, doch ein Forschungsteam von Caltech hat eine Methode entwickelt, die die Belastung für Patienten verringert und gleichzeitig den tatsächlichen Blutdruck an verschiedenen Körperstellen fortlaufend erfassen kann
- Die patentierte Technologie resonance sonomanometry erzeugt mithilfe von Schallwellen eine Resonanz in den Arterien und berechnet den Blutdruck, indem sie die Resonanzfrequenz per Ultraschallbildgebung misst
- In einer kleinen klinischen Studie lieferte der Prototyp ähnliche Ergebnisse wie eine Standard-Blutdruckmanschette und erfasste nicht nur systolische und diastolische Werte, sondern auch die gesamte Blutdruckkurve
- Herkömmliche Manschetten müssen Blutgefäße vorübergehend verschließen, weshalb sie auf intermittierende Messungen und Messungen am Arm beschränkt sind; zentraler Blutdruck oder kontinuierliche Veränderungen je nach Körperstelle lassen sich damit nur schwer erfassen
- Der aktuelle Prototyp von Esperto Medical besteht aus einem Wandlergehäuse, das kleiner als ein Kartenspiel ist, und wird als Armband getragen; zunächst soll er per Kabelverbindung an Krankenhausmonitore angeschlossen werden
Warum eine nichtinvasive kontinuierliche Blutdruckmessung bislang schwierig war
- Das interdisziplinäre Forschungsteam von Caltech hat eine Methode entwickelt, um den Blutdruck an mehreren Körperstellen nichtinvasiv kontinuierlich zu messen
- Das Gerät könnte für die Überwachung von Vitalsignalen zu Hause, im Krankenhaus und an abgelegenen Orten eingesetzt werden, ohne Patienten nennenswert zu beeinträchtigen
- Die neue Methode wurde in einem PNAS-Nexus-Artikel veröffentlicht; der Titel lautet „Resonance sonomanometry for noninvasive, continuous monitoring of blood pressure“
Messprinzip der resonance sonomanometry
- resonance sonomanometry erzeugt durch Schallwellen eine sanfte Resonanz in den Arterien und misst anschließend die Resonanzfrequenz der Arterien per Ultraschallbildgebung
- Die Resonanzfrequenz verändert sich abhängig vom Druck des Blutes in der Arterie, und aus diesem Wert wird der Blutdruck berechnet
- Für die Messung werden drei Parameter benötigt
- der Radius der Arterie
- die Dicke der Arterienwand
- die Spannung oder Energie der Arterienhaut
- Das Forschungsteam vergleicht das Prinzip mit einer Gitarrensaite: Je straffer sie gespannt ist, desto stärker verändert sich ihre Tonhöhe beim Anschlagen; ähnlich verändert sich bei Schallanregung die Resonanzfrequenz der Arterie abhängig vom Blutdruck
Grenzen herkömmlicher Blutdruckmanschetten und der arteriellen Linie
- Eine gewöhnliche Blutdruckmanschette wird um den Oberarm gelegt und so weit aufgepumpt, bis der Blutfluss unterbrochen ist; anschließend wird die Luft langsam abgelassen, und der Blutdruck wird anhand des Zeitpunkts bestimmt, an dem das Blut wieder zu fließen beginnt
- Da dieses Verfahren einen Gefäßverschluss einschließt, kann es nur intermittierend durchgeführt werden und liefert Daten nur vom Arm
- Ärztinnen und Ärzte wünschen sich nicht nur periphere Messungen am Arm, sondern auch zentrale Messungen im Brustbereich und an anderen Körperstellen sowie kontinuierliche Messungen einschließlich der gesamten Blutdruckkurve
- Intensivmediziner und Chirurgen verwenden seit langem eine arterielle Linie, bei der ein Katheter direkt in eine Arterie eingeführt wird, um den tatsächlichen Blutdruck fortlaufend zu erfassen
- Dieses Verfahren ist invasiv und kann riskant sein
- Bislang war es die einzige Möglichkeit, eine kontinuierliche Messung des tatsächlichen Blutdrucks zu erhalten
- In manchen Fällen, etwa bei Problemen mit Herzklappen, liefert die vollständige Blutdruckkurve diagnostische Informationen, die auf andere Weise nur schwer zu gewinnen sind
Geräteleistung und Form des Prototyps
- In einer kleinen klinischen Studie erzielte das neue Gerät ähnliche Ergebnisse wie die Standardversorgung mit Blutdruckmanschette
- Das Gerät erzeugt auf der Haut der Patienten ein leichtes Vibrationsgefühl und kann den absoluten Blutdruck sowie die vollständige Kurve messen
- Der aktuelle Prototyp wurde von Esperto Medical gebaut und getestet; er ist in einem Wandlergehäuse untergebracht, das kleiner als ein Kartenspiel ist, und an einem Armband befestigt
- Das Forschungsteam geht davon aus, dass das Gerät künftig in einem gehäuse in Uhrengröße oder als Klebepflaster untergebracht werden könnte
- Das erste Ziel ist der Einsatz im Krankenhaus; vorgesehen ist eine Kabelverbindung zu bestehenden Krankenhausmonitoren
- Das Gerät von Esperto ist klein, nichtinvasiv und vergleichsweise kostengünstig; zudem verfügt es über eine Methode, die Blutgefäße des Patienten automatisch zu finden, sodass keine physische Neupositionierung nötig ist
- Es könnte auch Probleme vermeiden, die bei einigen Blutdrucküberwachungsgeräten auftreten
- ungenaue Ergebnisse bei Patienten mit niedrigem Blutdruck
- Ergebnisse, die je nach Hautton des Patienten variieren
Entwicklungsprozess und mögliche klinische Anwendung
- Das Forschungsteam hat die Entwicklung über etwa zehn Jahre hinweg vorangetrieben, um ein Gerät zu bauen, das reale klinische Probleme lösen kann
- Anfangs versuchte man, den Blutdruck aus der Blutflussgeschwindigkeit abzuleiten, stieß jedoch an Grenzen, weil dabei nur relativer Blutdruck ermittelt werden konnte – also Unterschiede zwischen hohen und niedrigen Messwerten statt absoluter Werte – und eine Kalibrierung nötig war
- Später griff das Team eine Frage zur Feldspannung aus der Physik des ersten Studienjahres auf und wechselte zu einem Ansatz, bei dem die Arterie angeregt und der Blutdruck aus ihrer Resonanzfrequenz bestimmt wird
- In der Notfallmedizin bleibt keine Zeit für einen separaten Kalibrierungsschritt; benötigt wird daher ein Gerät, das nach dem Anbringen am Patienten sofort funktioniert
- In Krankenhäusern könnte so die Zahl der Situationen sinken, in denen für eine kontinuierliche Überwachung des tatsächlichen Blutdrucks das Risiko einer arteriellen Linie in Kauf genommen werden muss
- Langfristig wird sogar diskutiert, dass das Gerät die Blutdruckmanschette ersetzen könnte
- Eine Manschette misst bei jeder Anwendung nur einmal
- Bei der Überwachung zu Hause müssen Patienten wissen, wie sie das Gerät benutzen, es anlegen und motiviert sein, die Werte aufzuzeichnen
- Das Forschungsteam geht davon aus, dass ein place-and-forget-Ansatz – also den ganzen Tag tragen und so oft messen, wie medizinische Fachkräfte es wünschen – helfen könnte, Medikamentendosen präziser anzupassen
2 Kommentare
Meinungen auf Hacker News
Als jemand, der Ende letzten Jahres eine hypertensive Krise erlebt hat, frustriert mich vor allem die Praxis in Krankenhäusern und Arztpraxen, den Blutdruck falsch zu messen.
Sprechen, Bewegung, fehlende Ruhephase, direkt nach dem Aufwachen, nicht abgestützte Körperhaltung, nur eine einzige Messung usw. – es gibt viele Faktoren, die den Blutdruck gegenüber dem Referenzwert erhöhen.
Große Gesundheitsorganisationen wie AMA, AHA und CDC empfehlen korrekte Messverfahren, aber in der medizinischen Praxis werden sie oft nicht eingehalten, weil sie zu viel Zeit kosten. Ein einzelner Messwert reicht nicht aus und kann zu Fehldiagnosen führen.
Blutdruck ist ein dynamischer Wert, der sich je nach Verhalten, Haltung und Aktivität ständig verändert; um ihn kontinuierlich und zuverlässiger zu messen, braucht es am Ende wohl ausreichend Messzeit.
Die tatsächliche Messpraxis ist geradezu absurd unangemessen. Ein Patient, der nach 30 Minuten Wartezeit genervt ist, springt auf den Ruf der Pflegekraft hastig auf, läuft durch einen unbekannten Flur, ist noch damit beschäftigt, ein Telefonat zu beenden, ist angespannt, weil er nicht weiß, wohin er muss, wird gewogen und direkt danach wird der Blutdruck gemessen.
Deshalb halte ich derzeit die Messung zu Hause mit einem Blutdruckprotokoll für die sinnvollste Methode.
Der vom technischen Personal gemessene Wert landet in der elektronischen Patientenakte, und selbst wenn der Arzt am Ende noch einmal misst und sagt: „Sieht gut aus“, wird dieser Wert ignoriert.
Schließlich habe ich angefangen, zu Hause gelegentlich selbst zu messen, und als ich merkte, dass eigentlich alles in Ordnung ist, sank auch mein Blutdruck im übertragenen Sinn.
Einmal maß eine Pflegekraft meinen Blutdruck, während ich ruhig auf der Untersuchungsliege saß, geriet sofort in Panik, maß am selben Arm noch einmal und dann hektisch an den übrigen Gliedmaßen, bis sie schließlich aufgab.
Nachdem man sich durch den Innenstadtverkehr gekämpft, einen Parkplatz gesucht und zur Praxis gelaufen ist und dann möglichst weit weg von lärmenden Kindern sitzt, die einen daran erinnern, dass man eigentlich gar nicht am Leben sein dürfte, ist der Blutdruck zwangsläufig höher als sonst. Warum aber die messende Person noch panischer wird, verstehe ich nicht.
Ich habe mich daran gewöhnt, dass Pflegekräfte alle Empfehlungen zur Blutdruckmessung ignorieren, und begann deshalb, vor dem Termin zu Hause selbst zu messen und die Werte zu zeigen. Mit zunehmendem Alter ist er schließlich auf ein behandlungsbedürftiges Niveau gestiegen und ich nehme jetzt Medikamente, aber ich habe immer noch keine Pflegekraft gesehen, die auch nur eine der Empfehlungen für eine korrekte Blutdruckmessung befolgt.
Trotzdem erlebe ich oft Weißkittelhypertonie, sodass ich der Pflegekraft häufig sagen muss, sie solle noch einmal auf den Knopf drücken. Die zweite Messung fällt ungefähr um 20/10 ab und liegt wieder im Normalbereich.
Man könnte einen Pin bauen, der zusammen mit dem Blutdruck Kontextdaten wie Umgebung, Bewegung und Ernährung der gemessenen Person erfasst, einen Tag lang Audio aufzeichnet, bei Bedarf Fotos macht und alles mit Whisper transkribiert, um daraus ein durchsuchbares Tagesprotokoll zu erstellen.
Eigentlich ginge das auch mit dem Smartphone, aber die Akkulaufzeit ist das Problem. Interessant wäre auch, mit einem übrig gebliebenen Android-Smartphone einen speziellen Tagesprotokoll-Build zu erstellen, der Audio und Video erfasst und, sobald er im lokalen Heimnetzwerk ist, automatisch an einen FastAPI-Endpunkt in Docker Desktop hochlädt, die Daten auf dem NAS organisiert und sie mit einem ffmpeg-Workflow verarbeitet.
Solche Ansätze wurden früher schon ausprobiert. Bill Softky schrieb über seine Erfahrung bei einem ähnlichen Startup für kontinuierliche nichtinvasive Blutdruckmessung auf Basis akustischer Transformationen, und es gab viele Probleme.
Ein nichtinvasives Gerät musste den Blutdruck so genau messen wie ein arterieller Katheter, aber ohne Einschnitt – ein Problem, das dem Messen des Drucks in einer Flasche mit speziellen Schallvibrationen und algorithmischer Analyse, ohne sie zu öffnen, ähnelte.
Der geschätzte Blutdruck stieg und fiel von Schlag zu Schlag gemeinsam mit dem tatsächlichen Blutdruck, veränderte sich aber auch, wenn der Patient einen Finger bewegte, den Arm drehte oder Vasokonstriktoren wie Nikotin verwendete.
Daraus ergab sich die messtechnische Lehre, dass es relativ einfach ist, einen Wert zu berechnen, der mit dem gewünschten Signal korreliert, aber viel schwieriger, ein nicht korreliertes Signal gegenüber unerwünschten Einflüssen wie Armbewegungen zu berechnen.
<https://www.linkedin.com/pulse/monster-monetization-bill-sof...>
Ich bin sehr gespannt, wie das CalTech-Team dieses Dekorrelationsproblem gelöst hat.
Aus akademischer Sicht haben solche Materialien meist wenig Aussagekraft; oft schafft ein Labor etwas sehr Kleines, und die Universität verpackt es hübsch.
Getestet wurde an der Halsschlagader. Ich weiß nicht, ob sie auch das Tragen während Aktivität adressieren wollen; es wirkt eher so, als ob der Einsatz in klinischen Umgebungen wahrscheinlicher ist.
Im einfachsten Fall könnte man nur prüfen, wenn der Arm in neutraler Position ist; ich hoffe, dass sie tatsächlich eine komplexere und bessere Methode verwendet haben.
Einer der wichtigsten Einsatzzwecke dieser Technik ist während Operationen, und dann bewegt sich idealerweise gar nichts.
Interessant. Ich habe früher einmal an einem Gerät gearbeitet, das die Pulsankunftszeit (Pulse Arrival Time, PAT) implementierte, und die Biomedizintechniker im Team sagten, es sei „kein Blutdruck, könne aber für denselben Zweck verwendet werden“.
Ich frage mich, ob diese Technik Vorteile gegenüber PAT hat und wie wahr die Aussage ist, dass „PAT für denselben Zweck verwendet werden kann“.
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6912522/
Ein Unternehmen namens Biobeat verkauft ein Produkt, das mit einem auf die Brust geklebten Patch eine kontinuierliche 24-Stunden-Blutdruckmessung durchführt.
Soweit ich gehört habe, wird es klinisch eingesetzt und funktioniert.
https://www.bio-beat.com/cuffless-blood-pressure-monitoring
Es wurde nicht „die erste Methode“ erfunden. Dieses Verfahren wurde schon vor einigen Jahren, vielleicht seit zehn Jahren, in der Forschung eingesetzt, und zwar am Ohrläppchen.
Ich suche später die Paper heraus und verlinke sie.
https://scholar.google.com/scholar?q=earlobe+blood+pressure
https://www.todaysmedicaldevelopments.com/article/wearable-b...
Ich wollte schon immer ein Ohrclip-Gerät, das mit Garmin zusammenspielt. Also Herzfrequenz und Blutdruck am Ohrläppchen messen und zugleich Musikwiedergabe oder Uhrenbenachrichtigungen abwickeln. Am Ohrläppchen lässt sich auch die Körpertemperatur ziemlich stabil messen.
Soweit ich weiß, ist diese Blutdruckuhr in einigen europäischen Ländern zugelassen. Sie muss jeden Monat auf herkömmliche Weise kalibriert werden.
Offenbar wird für nächstes Jahr auch eine Zulassung in den USA angestrebt.
https://aktiia.com/
https://aktiia.com/uk/regulatory-approval-no-need-for-calibr...
Nebenbei: Wenn man eine britische Paketweiterleitungsadresse nutzt und die App aus einem EU-App-Store bezieht, kann man das Armband auch in den USA bekommen.
Das ist eine Technologie, die für die Menschheit ein großer Fortschritt sein wird. Für mich persönlich kommt sie etwa fünf bis acht Jahre zu spät.
Denn die Produktentwicklung dauert zwei bis fünf Jahre, und seit meinem hämorrhagischen Schlaganfall, dessen Ursache mit hoher Wahrscheinlichkeit schwerer Bluthochdruck war, sind drei Jahre vergangen.
Damals war ich 40, hatte meinen Blutdruck noch nie gemessen, und beim Sport natürlich erst recht nicht. Nach dem Vorfall habe ich ständig Blutdruck gemessen, und beim achten Mal, als ich auf dem Stuhl saß und den Ärmel hochkrempelte, dachte ich, ob die Apple Watch nicht einen Blutdrucksensor habe.
Diese Frage brachte mich zum Recherchieren, und dabei stellte ich fest, dass die Menschheit noch nicht herausgefunden hatte, wie man Blutdruck unterwegs messen kann. Diese Bemühung ist einen Glückwunsch wert.
Das ist ein ziemlich altes Problem. Allein eine Suche nach noninvasive blood pressure monitoring auf PubMed liefert 4.834 Treffer. Caltechs Definition von „erstmals“ ist seltsam.
Nebenbei: Neben der Manschette wurden viele andere Methoden ausprobiert, aber Patienten, die etwas Präziseres als eine Manschette brauchen, sind meist ohnehin so krank, dass sie bereits auf der ICU liegen und man einen arteriellen Zugang legen kann. Das wirkt eigentlich eher wie eine Lösung auf der Suche nach einem Problem.
Selbst wenn man den Heimgebrauch außen vor lässt: Wenn sich nachweisen lässt, dass das so genau ist wie ein arterieller Zugang, wäre es ein großer Vorteil für ICU-Patienten oder Patienten bei großen Operationen.
Ich hasse es wirklich, einen arteriellen Zugang zu legen, wenn kontinuierlicher Blutdruck benötigt wird.
Mit einem arteriellen Zugang ist es schon schwierig, einfach aufzustehen und sich zu bewegen oder sich im Bett umzudrehen; bei einer nichtinvasiven Messung kann man einfach den Clip abnehmen oder sie von Anfang an vollständig mobil machen.
Das Problem ist eine nichtinvasive Methode, die richtig funktioniert, und genau das war bisher der Stolperstein.
Aktiia hat bereits ein Produkt auf dem Markt, das behauptet, genau das zu leisten: https://aktiia.com/uk/
Allerdings basiert dieses Produkt auf einem optischen Verfahren.
Da ich Bluthochdruck habe, wollte ich mehr darüber wissen; der Kern war, dass er selbst unter sehr guten Bedingungen sehr ungenau ist.
Es erzeugt ungefähr einen Messwert pro Stunde.
Dachte erst, es sei Blutzucker ...