Onderzoekers van Johns Hopkins University hebben een systeem ontwikkeld dat met draagbare sensoren en AI de bloeddruk vrijwel net zo nauwkeurig continu kan meten als een invasieve arteriële katheter. Eerste tests op de intensive care laten zien dat de technologie een minder belastend alternatief kan worden voor continue bloeddrukbewaking. Op termijn zien de onderzoekers ook mogelijkheden buiten de IC en voor thuismonitoring bij mensen met hypertensie.
Op intensivecareafdelingen is continue bloeddrukmeting belangrijk omdat de bloeddruk van ernstig zieke patiënten sterk kan fluctueren. Een te hoge bloeddruk verhoogt onder meer het risico op beroertes, hartaanvallen en nierschade. Bij een te lage bloeddruk kunnen de hersenen en andere vitale organen onvoldoende bloed krijgen.
Alternatief voor de arterielijn
Voor continue monitoring wordt momenteel vaak een arterielijn gebruikt: een katheter die rechtstreeks in een slagader in bijvoorbeeld de arm of lies wordt ingebracht. Deze methode levert nauwkeurige realtime informatie, maar brengt risico's op bloedingen, bloedstolsels en infecties met zich mee. Bovendien beperkt een arterielijn de bewegingsvrijheid van patiënten.
Een traditionele bloeddrukmanchet is weliswaar niet-invasief, maar meet de bloeddruk slechts op afzonderlijke momenten. De onderzoekers wilden daarom de voordelen van beide methoden combineren: continue monitoring zonder een katheter. Het ontwikkelde systeem, MOSAIC, gebruikt twee draagbare sensoren. Eén sensor wordt op de borst geplaatst en de andere op een vinger. Samen registreren ze de elektrische activiteit van het hart en de bloedstroom door het lichaam. Deze signalen worden verwerkt door een deep-learningmodel.
De AI reconstrueert daaruit een zogenoemde waveform: een continu verloop van de arteriële bloeddruk. Volgens de onderzoekers maakt dit het mogelijk om relevante en betrouwbare bloeddrukinformatie te verkrijgen zonder een invasieve ingreep.
Eerste test op IC-patiënten
MOSAIC werd aanvankelijk getest bij 28 patiënten op de intensive care van Johns Hopkins Hospital. De door het AI-model gegenereerde bloeddrukcurves kwamen volgens de onderzoekers nauw overeen met de metingen van traditionele arteriële katheters. Het onderzoeksteam werkt inmiddels aan validatie bij een grotere groep IC-patiënten. Daarmee moet duidelijk worden of de technologie voldoende betrouwbaar en robuust is voor bredere klinische toepassing.
Bij succesvolle verdere ontwikkeling kan het systeem ook buiten de intensive care worden ingezet. Continue bloeddrukmeting zou bijvoorbeeld mogelijk kunnen worden op reguliere verpleegafdelingen, waar patiënten doorgaans niet met een arterielijn worden gemonitord.
Daarnaast zien de onderzoekers potentieel voor thuismonitoring van mensen met hypertensie. Draagbare sensoren zouden gedurende langere perioden inzicht kunnen geven in veranderingen en trends in de bloeddruk tijdens het dagelijks leven. De onderzoekers vergelijken die mogelijke ontwikkeling met continue glucosemonitoring bij diabetes.
Ook bij gezonde mensen zou langdurige monitoring nieuwe informatie kunnen opleveren over hoe de bloeddruk gedurende normale dagelijkse activiteiten verandert. Daarmee kan de technologie uiteindelijk niet alleen een alternatief bieden voor invasieve monitoring, maar ook het inzicht in bloeddruk buiten het ziekenhuis vergroten.
Smartwatch
Eerder dit jaar schreven we over de ontwikkeling van een smartwatch die in staat is om de bloeddruk van een persoon continu te meten zonder dat daarvoor een manchet nodig is. De technologie gebruikt een onmerkbare elektrische stroom om bio-impedantie te meten. Veranderingen daarin leveren informatie over de bloeddruk en bloedsomloop.
De meetgegevens worden verwerkt door een AI-model waarin natuurkundige principes uit vloeistofdynamica en elektromagnetisme zijn geïntegreerd. Daarmee willen de onderzoekers de betrouwbaarheid en interpreteerbaarheid vergroten ten opzichte van AI-modellen die vooral als ‘black box’ functioneren. In plaats van alleen systolische en diastolische waarden registreert het systeem de volledige bloeddrukgolfvorm. Hierdoor kunnen veranderingen tijdens dagelijkse activiteiten continu worden gevolgd. Individuele kalibratie is bovendien niet nodig. De technologie werd getest bij ongeveer 150 personen, waaronder IC-patiënten en poliklinische patiënten.
Referenties
Onderzoek (Computers in Biology and Medicine)
