Un nouveau patch à ultrasons portable qui surveille de manière non invasive la pression artérielle dans les artères profondément sous la peau pourrait aider les gens à détecter les problèmes cardiovasculaires plus tôt et avec une plus grande précision. Dans les essais, le patch a fonctionné ainsi que certaines méthodes cliniques pour mesurer la pression artérielle.

Les applications incluent le temps réel, surveillance continue des variations de la pression artérielle chez les patients atteints de maladies cardiaques ou pulmonaires, ainsi que les patients gravement malades ou subissant une intervention chirurgicale. Le patch utilise des ultrasons, il pourrait donc potentiellement être utilisé pour suivre de manière non invasive d'autres signes vitaux et signaux physiologiques à partir d'endroits profonds à l'intérieur du corps.

Une équipe de chercheurs dirigée par l'Université de Californie à San Diego décrit ses travaux dans un article publié le 11 septembre dans Nature Génie Biomédical .

"Les appareils portables se sont jusqu'à présent limités à détecter des signaux soit à la surface de la peau, soit juste en dessous. Mais c'est comme ne voir que la pointe de l'iceberg, " dit Sheng Xu, professeur de nano-ingénierie à la UC San Diego Jacobs School of Engineering et auteur correspondant de l'étude. "En intégrant la technologie des ultrasons dans les wearables, nous pouvons commencer à capter beaucoup d'autres signaux, événements et activités biologiques se déroulant bien sous la surface de manière non invasive."

« Nous ajoutons une troisième dimension à la plage de détection de l'électronique portable, " dit Xu, qui est également affilié au Center for Wearable Sensors de l'UC San Diego.

Le nouveau patch à ultrasons peut surveiller en continu la pression artérielle centrale dans les principales artères jusqu'à quatre centimètres (plus d'un pouce) sous la peau.

Les médecins impliqués dans l'étude affirment que la technologie serait utile dans diverses procédures d'hospitalisation.

"Cela a le potentiel d'être un excellent ajout à la médecine cardiovasculaire, " a déclaré le Dr Brady Huang, co-auteur de l'article et radiologue à UC San Diego Health. « Au bloc opératoire, en particulier dans les procédures cardiopulmonaires complexes, une évaluation précise en temps réel de la pression artérielle centrale est nécessaire - c'est là que cet appareil a le potentiel de supplanter les méthodes traditionnelles."

Une alternative pratique aux méthodes cliniques

L'appareil mesure la pression artérielle centrale, qui diffère de la pression artérielle mesurée avec un brassard gonflable attaché autour de la partie supérieure du bras, connue sous le nom de pression artérielle périphérique. La pression artérielle centrale est la pression dans les vaisseaux sanguins centraux, qui envoient le sang directement du cœur vers d'autres organes importants dans tout le corps. Les experts médicaux considèrent que la pression artérielle centrale est plus précise que la pression artérielle périphérique et disent également qu'elle est meilleure pour prédire les maladies cardiaques.

La mesure de la pression artérielle centrale n'est généralement pas effectuée lors des examens de routine, toutefois. La méthode clinique de pointe est invasive, impliquant un cathéter inséré dans un vaisseau sanguin dans le bras d'un patient, l'aine ou le cou et en le guidant vers le cœur.

Une méthode non invasive existe, mais il ne peut pas toujours produire des lectures précises. Il s'agit de tenir une sonde en forme de stylo, appelé tonomètre, sur la peau directement au-dessus d'un vaisseau sanguin majeur. Pour une bonne lecture, le tonomètre doit être maintenu stable, juste au bon angle et avec la bonne quantité de pression à chaque fois. Mais cela peut varier entre les tests et les différents techniciens.

« Cela dépend fortement de l'opérateur. Même avec la bonne technique, si vous déplacez la pointe du tonomètre d'un millimètre, les données sont déformées. Et si vous appuyez trop fort sur le tonomètre, cela mettra trop de pression sur le vaisseau, qui affecte également les données, " a déclaré le co-premier auteur Chonghe Wang, un étudiant diplômé en nano-ingénierie à l'UC San Diego. Les tonomètres obligent également le patient à rester assis, ce qui rend la surveillance continue difficile, et ne sont pas assez sensibles pour obtenir de bonnes lectures à travers les tissus adipeux.

L'équipe dirigée par l'UC San Diego a développé une alternative pratique :une patch à ultrasons extensible qui peut être porté sur la peau et fournir des précisions, lectures précises de la pression artérielle centrale à chaque fois, même lorsque l'utilisateur se déplace. Et il peut toujours obtenir une bonne lecture à travers les tissus adipeux.

Le patch a été testé sur un sujet masculin, qui le portait sur l'avant-bras, poignet, cou et pied. Les tests ont été effectués à la fois pendant que le sujet était immobile et pendant l'exercice. Les enregistrements collectés avec le patch étaient plus cohérents et précis que les enregistrements d'un tonomètre commercial. Les enregistrements de patch étaient également comparables à ceux collectés avec une sonde à ultrasons traditionnelle.

Rendre les ultrasons portables

"Une avancée majeure de ce travail est qu'il transforme la technologie des ultrasons en une plate-forme portable. C'est important car maintenant nous pouvons commencer à faire en continu, surveillance non invasive des principaux vaisseaux sanguins profondément sous la peau, pas seulement dans les tissus peu profonds, " dit Wang.

Le patch est une fine feuille d'élastomère de silicone à motifs avec ce qu'on appelle une structure « îlot-pont », un ensemble de petites pièces électroniques (îlots) qui sont chacune reliées par des fils en forme de ressort (ponts). Chaque îlot contient des électrodes et des dispositifs appelés transducteurs piézoélectriques, qui produisent des ondes ultrasonores lorsque l'électricité les traverse. Les ponts qui les relient sont en mince, fils de cuivre en forme de ressort. La structure en pont en îlot permet à l'ensemble du patch de s'adapter à la peau et de s'étirer, plier et tordre sans compromettre la fonction électronique.

Le patch utilise des ondes ultrasonores pour enregistrer en continu le diamètre d'un vaisseau sanguin pulsé situé jusqu'à quatre centimètres sous la peau. Ces informations sont ensuite traduites en une forme d'onde à l'aide d'un logiciel personnalisé. Chaque pic, vallée et encoche dans la forme d'onde, ainsi que la forme générale de la forme d'onde, représente une activité ou un événement spécifique dans le cœur. Ces signaux fournissent de nombreuses informations détaillées aux médecins qui évaluent la santé cardiovasculaire d'un patient. Ils peuvent être utilisés pour prédire l'insuffisance cardiaque, déterminer si l'approvisionnement en sang est bon, etc.

Prochaines étapes

Les chercheurs notent que le patch a encore un long chemin à parcourir avant d'atteindre la clinique. Les améliorations comprennent l'intégration d'une source d'alimentation, unités de traitement de données et capacité de communication sans fil dans le patch.

"À l'heure actuelle, ces capacités doivent être fournies par des fils provenant d'appareils externes. Si nous voulons déplacer cela de la paillasse au chevet, nous devons mettre tous ces composants à bord, " dit Xu.

L'équipe cherche à collaborer avec des experts en traitement de données et en technologies sans fil pour la prochaine phase du projet.