ניטור לחץ דם לא פולשני מתמשך באמצעות סונומנומטריית תהודה

במחקר שפורסם לאחרונה ב- PNAS Nexus, חוקרים הציגו ואימתו תהודה סונונומטריית תהודה (RSM) למדידת לחץ דם מתמשך (BP) לא פולשניות ללא כיול באמצעות הדמיית אולטרסאונד.

לימוד: סונונומטריית תהודה לניטור לא פולשני ורציף של לחץ הדם. קרדיט תמונה: Vita_Dor/Shutterstock.com

רקע כללי

לחץ דם חיוני להערכת בריאות המטופל, כאשר מדידה רציפה ולא פולשנית היא רצויה ביותר. בעוד שצנתור עורקים פולשני מציע קריאות לחץ דם מדויקות ומתמשכות, הוא משמש רק בטיפול קריטי בשל סיכונים נלווים.

שיטות לא פולשניות המבוססות על שרוול, למרות שהן סטנדרטיות, מספקות מדידות לסירוגין ולעתים קרובות לא מדויקות. טכניקות שונות של BP לא פולשניות (cNIBP) פותחו אך סובלות מהצורך בכיול תכוף או דיוק מוגבל.

דרוש מחקר נוסף כדי לחדד ולאמת RSM באוכלוסיות ובמסגרות קליניות מגוונות כדי להבטיח את מהימנותו ודיוקו לשימוש קליני נרחב.

לגבי המחקר

כדי לקבוע את יחסי התהודה מול הלחץ, המערכת מעוצבת כקליפה גלילית ארוכה ודקת דופן בנוזל בלתי דחוס, התומכת באופנים טבעיים של תנועת הקיר.

התזוזה הרדיאלית מתבטאת באמצעות פונקציות סינוסואידאליות, תוך התמקדות במצב n = 2 להקלה על עירור.

תדרי תהודה הם שורשים של פולינום מעוקב. חישוב BP דורש מדידות של רדיוס העורק, עובי הדופן, מודול יאנג, תדר התהודה, צפיפות הדופן, יחס פואסון וצפיפות הנוזלים.

הדמיית אולטרסאונד מספקת רדיוס ועובי, בעוד שהפרמטרים האחרים מניחים קבועים. אולטרסאונד דופלר מהיר מודד את תנועת הקיר, ו-Vector Fitting מחלץ את תדר התהודה.

המודולוס של יאנג מחושב באמצעות שינויים בלחץ ובקוטר, שנפתרו בשיטת Gauss-Seidel, המאפשרת מדידה דינמית חיונית ללחצי דופק מדויקים.

אימות כולל צינורות גומי תואמים בתערובת סיבי מים/פסיליום המדמה כלי דם אנושיים, עם סריקות בלחצים שונים המאשרות את התחזיות של המודל. ציוד אולטרסאונד מותאם אישית מבטיח מדידה מדויקת. נתונים ממדגמים מעובדים עבור תדר תהודה, רדיוס ועובי דופן כדי לחשב לחץ.

מחקרי היתכנות אנושיים צפו בעורקים מרובים והשוו את התוצאות למדידות שרוול BP. עיבוד נתונים מחלץ מדידות מהדמיית אולטרסאונד, מייצר הערכות לחץ דם הנבדקות לאיכות, ומדגים את ההיתכנות של RSM לניטור לחץ דם רציף ולא פולשני.

הקשר הסופי לחישוב BP כולל פרמטרים חסרי מימד ויחסי קנה מידה החלים על קונכיות דקיקות, המאושר על ידי העקביות בין תחזיות המודל ותוצאות הניסוי.

תוצאות המחקר

קשר לחץ-תהודה זה אומת במבחנה באמצעות מכשיר מותאם אישית המשלב הדמיית אולטרסאונד וגירוי אקוסטי. התקנה זו כללה דגם עורקי גלילי עשוי מצינורות גומי דקים.

הצינור נופח ללחץ רלוונטי קליני של 75 מ"מ כספית, וגירוי אקוסטי נסחף על פני טווח רחב של תדרים תוך כדי הדמיה של הצינור באולטרסאונד. תהודה אושרה על ידי זיהוי ספייק גדול בחלל הגודל ותגובת פאזה סיגמואידית שמרכזה באותו תדר.

תדירות התהודה גדלה עם לחץ פנימי, בהתאם לתחזיות המודל. שני דגמים בקטרים ​​שונים נבדקו על פני טווח של לחצים, והראו כי תדירות התהודה גדלה עם הלחץ הפנימי.

הנתונים הניתנים לצפייה מאולטרסאונד חזו לחץ בתוך הדגם, ורדיוס ועובי נמדדו בכל לחץ.

מודול האלסטי חושב על ידי התבוננות בשינוי בלחץ לעומת השינוי ברדיוס, וערך זה אושר כנגד מדידות טנסומטר עצמאיות.

המודל תפס במדויק את ההשפעות של תדר תהודה בממדים עורקים שונים, עם שגיאה ממוצעת בין לחצים מחושבים ונמדדים של -1.09 מ"מ כספית עם סטיית תקן של 1.98 מ"מ כספית.

העורקים והפיזיולוגיה של האדם מורכבים יותר, כאשר לחץ הדם משתנה במהירות במהלך מחזור הלב. המתודולוגיה יושמה על עורק הצוואר כדי לבדוק אם תהודה עורקית נמשכת in vivo. מדידות לסירוגין מתוך שרוול BP סיפקו הקשר לתוצאות BP.

תגובת התדירות מעורק הצוואר האנושי הראתה התנהגות תהודה צפויה, עם שינויים על פני מחזור הלב. מידות העורקים נאמדו באמצעות דימויים במצב B, ומסנן קלמן ליניארי שימש כדי לייצר מדידות רדיוס עקביות. ערכי הלחץ חושבו בקצב של 200 הרץ והוחלקו כדי לייצר פלטים סופיים.

השיטה יושמה בהצלחה בעורק הצוואר ובאתרים היקפיים, עם תדרי תהודה באופן סינכרוני לאורך כל מחזור הלב עם מדידות רדיוס עורקי.

העורק הברכיאלי הצר יותר גרם לתדרי תהודה גבוהים יותר בהשוואה לעורקי הירך והעורקי הצוואר הגדולים יותר. תדירות התהודה גדלה עם BP במהלך הסיסטולה וירדה במהלך הדיאסטולה, מה שעולה בקנה אחד עם המודל.

בדיקות ראשוניות על שישה נבדקים גילו תגובות תדירות דומות, ותפסו צורות גל מלאות של לחץ דם על פני מגדרים וגילאים. השיטה הראתה התאמה הדוקה בין מדידות ללא כיול לבין גישות תלויות כיול שפורסמו בעבר.

המכשיר תוכנן עבור כלי דם גדולים יותר, מה שמגביל הדמיה עקבית של כלי דם קטנים יותר. השוואת BP בעורק הצוואר לשרוול BP ברכיאלי הראתה הבדלים משמעותיים בלחץ הסיסטולי עקב הגברת הדופק, אך הלחצים הדיאסטוליים לא היו שונים באופן משמעותי.

מסקנות

מחקר זה מדגים כי RSM היא שיטה קלאסית מבוססת מכניקה למדידת cNIBP בעורקים אנושיים. בניגוד לטכניקות אולטרסאונד קודמות, RSM משתמש בגירוי אקוסטי כדי להשיג לחץ דם מוחלט ללא כיול.

אושרה במבחנה עם עורקים מדומים ו-in vivo על פני ארבעה עורקים אנושיים, RSM הניב תוצאות עקביות עם אזיקי BP. ניתוח רגישות זיהה את התדירות והרדיוס כמשתנים מרכזיים.