Caltech ने पहला noninvasive continuous blood pressure measurement तरीका विकसित किया

 (caltech.edu)
1 पॉइंट द्वारा GN⁺ 2024-08-11 | 2 टिप्पणियां | WhatsApp पर शेयर करें
  • अब तक continuous blood pressure waveform के लिए invasive तरीकों जैसे arterial catheter पर निर्भर रहना पड़ता था, लेकिन Caltech की research team ने ऐसा तरीका विकसित किया है जो मरीज पर बोझ कम रखते हुए शरीर के कई हिस्सों से वास्तविक blood pressure को लगातार पढ़ सकता है
  • patent की गई resonance sonomanometry तकनीक sound waves से artery में resonance उत्पन्न करती है और ultrasound imaging से resonance frequency मापकर blood pressure की गणना करती है
  • एक छोटे clinical study में prototype ने standard blood pressure cuff जैसे नतीजे दिए, और systolic व diastolic मानों के साथ-साथ पूरा blood pressure waveform भी मापा
  • मौजूदा cuff को blood vessel को अस्थायी रूप से रोकना पड़ता है, इसलिए यह intermittent measurement और arm measurement तक सीमित रहता है, तथा central blood pressure या हिस्सेवार continuous बदलाव देखना कठिन होता है
  • Esperto Medical का मौजूदा prototype ताश के पत्तों की एक गड्डी से भी छोटे transducer case और armband के रूप में है, और शुरुआती लक्ष्य इसे hospital monitor से wired connection के जरिए इस्तेमाल करना है

noninvasive continuous blood pressure measurement अब तक कठिन क्यों था

  • Caltech की multidisciplinary research team ने शरीर के कई हिस्सों में noninvasive तरीके से blood pressure को लगातार मापने की विधि तैयार की है
  • इस device में मरीज को लगभग कोई बाधा दिए बिना घर, अस्पताल और दूरस्थ स्थानों पर vital signal monitoring में उपयोग होने की क्षमता है
  • यह नई तकनीक PNAS Nexus paper में प्रकाशित हुई है, जिसका शीर्षक “Resonance sonomanometry for noninvasive, continuous monitoring of blood pressure” है

resonance sonomanometry कैसे मापता है

  • resonance sonomanometry sound waves से artery में हल्का resonance पैदा करता है, फिर ultrasound imaging से artery की resonance frequency मापता है
  • artery के भीतर blood pressure के अनुसार resonance frequency बदलती है, और इसी मान का उपयोग blood pressure निकालने में किया जाता है
  • measurement के लिए तीन parameters की जरूरत होती है
    • artery का radius
    • artery wall की thickness
    • artery skin का tension या energy
  • research team का मानना है कि जैसे guitar string ज्यादा तनी होने पर झंकारने पर pitch बदल जाती है, वैसे ही artery भी sound wave stimulation मिलने पर blood pressure के अनुसार resonance frequency बदलती है

मौजूदा blood pressure cuff और arterial line की सीमाएँ

  • सामान्य blood pressure cuff upper arm को घेरकर तब तक inflate किया जाता है जब तक blood flow रुक न जाए, फिर हवा धीरे-धीरे छोड़ते हुए उस बिंदु के आधार पर blood pressure मापा जाता है जब blood दोबारा बहना शुरू करता है
  • इस तरीके में vascular occlusion शामिल है, इसलिए इसे केवल intermittent रूप से किया जा सकता है और डेटा भी सिर्फ arm से मिलता है
  • डॉक्टर arm की peripheral measurement के साथ-साथ chest और शरीर के अन्य हिस्सों की central measurement, तथा पूरे blood pressure waveform सहित continuous measurement चाहते हैं
  • ICU doctors और surgeons वास्तविक blood pressure को लगातार पढ़ने के लिए artery में सीधे catheter डालने वाली arterial line का उपयोग करते रहे हैं
    • यह तरीका invasive है और जोखिम भरा हो सकता है
    • अब तक वास्तविक blood pressure की continuous reading पाने का यही एकमात्र तरीका था
  • heart valve की समस्या जैसे कुछ मामलों में पूरा blood pressure waveform ऐसी diagnostic जानकारी देता है जिसे अन्य तरीकों से पाना कठिन होता है

device performance और prototype का रूप

  • एक छोटे clinical study में नए device ने standard care method यानी blood pressure cuff के समान परिणाम दिए
  • यह device मरीज की त्वचा पर हल्की vibration sensation देता है और absolute blood pressure तथा पूरे waveform को माप सकता है
  • मौजूदा prototype Esperto Medical ने बनाया और परीक्षण किया है, और यह ताश के पत्तों की एक गड्डी से छोटे transducer case में रखकर armband पर लगाया जाता है
  • research team का मानना है कि भविष्य में यह device watch-size package या adhesive patch के रूप में आ सकता है
  • शुरुआती लक्ष्य hospital use है, और इसे मौजूदा hospital monitors से wired connection के साथ जोड़ने की कल्पना की गई है
  • Esperto device छोटा, noninvasive और तुलनात्मक रूप से सस्ता है, और इसमें मरीज की blood vessels को अपने आप ढूंढने का तरीका है, इसलिए physical repositioning की जरूरत नहीं पड़ती
  • research team का मानना है कि यह कुछ blood pressure monitoring devices में दिखने वाली समस्याओं से भी बच सकता है
    • low blood pressure वाले मरीजों में accuracy की समस्या
    • मरीज की skin tone के अनुसार परिणाम बदलने की समस्या

development process और clinical application की संभावना

  • research team करीब 10 वर्षों से ऐसा device बनाने पर काम कर रही है जो वास्तविक clinical problems को हल करने के स्तर तक पहुंच सके
  • शुरुआत में उन्होंने blood flow velocity से blood pressure निकालने की कोशिश की, लेकिन यह absolute value के बजाय केवल high-low measurements के बीच का अंतर यानी relative blood pressure देता था और calibration की जरूरत पड़ती थी, इसलिए इसकी सीमा सामने आई
  • इसके बाद first-year physics के field tension problem से प्रेरित होकर उन्होंने artery को stimulate करने के बाद resonance frequency से blood pressure निकालने वाले तरीके की ओर रुख किया
  • emergency medicine settings में अलग calibration step पर समय देना मुश्किल होता है, इसलिए ऐसा device चाहिए जो मरीज पर लगाने के तुरंत बाद काम करने लगे
  • अस्पतालों में वास्तविक blood pressure की continuous monitoring के लिए arterial line डालने के जोखिम उठाने की जरूरत कम हो सकती है
  • लंबे समय में इसके blood pressure cuff को replace करने की संभावना भी बताई जा रही है
    • cuff हर बार चलाने पर केवल एक बार measurement करता है
    • home monitoring में मरीज को device इस्तेमाल करना आना चाहिए, उसे पहनना चाहिए, और रिकॉर्ड करने की motivation भी होनी चाहिए
    • research team का मानना है कि पूरे दिन पहनो और भूल जाओ यानी place and forget तरीका, जिसमें healthcare provider जितनी बार चाहें उतनी बार measurement ले सकें, दवाओं की dosing को अधिक सटीक बनाने में मदद कर सकता है

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2 टिप्पणियां

 
GN⁺ 2024-08-11
Hacker News की रायें

  • पिछले साल के अंत में hypertensive crisis झेल चुके व्यक्ति के तौर पर, अस्पतालों और क्लीनिकों में blood pressure गलत तरीके से मापने की प्रथा सबसे ज्यादा परेशान करती है
    बात करना, हिलना-डुलना, आराम न किया होना, अभी-अभी जागना, unsupported posture, सिर्फ एक बार measurement लेना—ऐसे कई कारक हैं जो baseline से blood pressure को ऊँचा दिखा सकते हैं
    AMA, AHA, CDC जैसी बड़ी health agencies सही measurement method की सलाह देती हैं, लेकिन medical settings में इसे समय ज्यादा लगने के कारण अक्सर ठीक से नहीं अपनाया जाता। एक single measurement पर्याप्त नहीं होता और misdiagnosis तक ले जा सकता है
    Blood pressure एक dynamic value है जो behavior, posture और activity के हिसाब से लगातार बदलती रहती है, इसलिए इसे लगातार और अधिक भरोसेमंद तरीके से मापने के लिए आखिरकार पर्याप्त measurement time चाहिए होगा

    • Resident physician के तौर पर मैं outpatient clinics में blood pressure measurement से इनकार करता हूँ
      असल में measurement का तरीका बेहद अनुपयुक्त होता है। 30 मिनट इंतज़ार करके चिढ़ा हुआ patient nurse के बुलाने पर जल्दी से उठता है, अनजान hallway से होकर जाता है, phone call खत्म करने में व्यस्त होता है, कहाँ जाना है यह न जानने से तनाव में होता है, फिर वजन नापने के तुरंत बाद blood pressure माप लिया जाता है
      इसलिए आजकल मुझे सबसे उचित तरीका घर पर measurement करना और blood pressure log रखना लगता है
    • मैं आमतौर पर bicycle से अस्पताल जाता हूँ, इसलिए हर बार कहता हूँ कि अगर appointment के अंत तक इंतज़ार करें तो systolic blood pressure लगभग 10 कम आएगा, फिर भी वे इंतज़ार नहीं करते
      Technician द्वारा मापा गया value Electronic Medical Record में चला जाता है, और doctor अंत में दोबारा मापकर “अच्छा है” कहे, तब भी वह value ignore हो जाता है
      आखिरकार मैंने घर पर कभी-कभी खुद मापना शुरू किया, और यह जानकर कि असल में सब ठीक है, मेरा रूपक वाला blood pressure भी नीचे आ गया
    • congenital heart defect और white coat hypertension वाले adult के तौर पर मैं इससे सहमत हूँ
      एक बार nurse ने, जब मैं exam table पर शांति से बैठा था, blood pressure मापा और तुरंत घबरा गई; फिर उसी arm पर दोबारा मापा और बाकी limbs में भी जल्दबाज़ी में मापती रही, आखिर में हार मान गई
      शहर के traffic से जूझकर, parking ढूँढ़कर, अस्पताल तक पैदल चलने के बाद, उन शोर मचाते बच्चों से जितना दूर हो सके बैठना, जो मुझे याद दिलाते हैं कि मुझे जीवित नहीं होना चाहिए था—ऐसी हालत में मेरा blood pressure सामान्य से ज्यादा होना स्वाभाविक है। लेकिन measurement लेने वाला ज्यादा क्यों घबराता है, समझ नहीं आता
      Nurses द्वारा blood pressure measurement recommendations को पूरी तरह ignore किए जाने की आदत पड़ गई थी, इसलिए appointment से पहले घर पर खुद मापकर दिखाना शुरू किया। उम्र बढ़ने के साथ आखिरकार यह treatment की जरूरत वाले स्तर तक पहुँच गया और अब मैं दवा लेता हूँ, लेकिन आज तक मैंने किसी nurse को proper blood pressure measurement की एक भी recommendation का पालन करते नहीं देखा
    • मुझे करीब 15 साल तक hypertension था, लेकिन alcohol और tobacco छोड़ने के बाद गायब हो गया
      फिर भी white coat hypertension अक्सर होता है, इसलिए कई बार nurse से कहना पड़ता है कि button एक बार और दबाएँ। दूसरा measurement लगभग 20/10 तक गिरकर normal range में लौट आता है
    • AI Pin जैसे असफल devices का सबसे अच्छा use case शायद यही हो सकता है
      ऐसा pin बनाया जाए जो blood pressure measurement subject के environment, movement, diet जैसी activity information भी साथ में collect करे, पूरे दिन का audio record करे, जरूरत पड़ने पर photos ले और Whisper से transcribe करके searchable daily log बना दे
      असल में यह phone से भी किया जा सकता है, लेकिन battery life समस्या है। किसी extra Android phone पर daily logging के लिए dedicated build बनाकर audio-video capture करना, और home local network से जुड़ते ही Docker Desktop के FastAPI endpoint पर auto-upload करके NAS में organize करना और ffmpeg workflow से process करना भी दिलचस्प होगा

  • ऐसा approach पहले भी try किया गया है। Bill Softky ने इसी तरह के acoustic transduction-based continuous non-invasive blood pressure measurement startup में काम करने का experience लिखा था, और उसमें कई समस्याएँ थीं
    Non-invasive device को arterial line जितनी accuracy से blood pressure मापना था, लेकिन यह बिना incision के special acoustic vibrations और algorithmic analysis से किसी bottle के अंदर का pressure उसे खोले बिना मापने जैसी problem थी
    Estimated blood pressure असली blood pressure के साथ beat-by-beat ऊपर-नीचे होता था, लेकिन patient के finger हिलाने, arm घुमाने, या nicotine जैसे vasoconstrictor लेने पर भी बदल जाता था
    Desired signal से correlated value निकालना relatively आसान है, लेकिन arm movement जैसी unwanted चीज़ों से uncorrelated signal निकालना कहीं ज्यादा कठिन है—measurement का यही lesson मिला
    <https://www.linkedin.com/pulse/monster-monetization-bill-sof...>
    बहुत curiosity है कि CalTech team ने उस decorrelation problem को कैसे solve किया

    • यह university PR team का सिर्फ छोटा press release है, इसलिए जरूरी नहीं कि उन्होंने सच में ऐसी problem solve की हो
      Academia background से देखने पर ऐसे materials आम तौर पर कम value के होते हैं, और कई बार lab में बहुत छोटी उपलब्धि को university आकर्षक तरीके से package कर देती है
    • Paper यहाँ है: https://academic.oup.com/pnasnexus/article/3/7/pgae252/77177...
      Tests carotid artery पर किए गए थे। पता नहीं वे activity के दौरान पहनने की problem तक address करना चाहते हैं या नहीं, और यह clinical environment में इस्तेमाल होने की ज्यादा संभावना लगती है
    • Charts देखकर लगता है कि wristwatch और upper-arm sensor दोनों की accelerometer information से arm movement के effect को remove किया गया है
      सबसे simple case में इसे केवल तब check किया जा सकता है जब arm neutral position में हो, और उम्मीद है कि असल में उन्होंने इससे ज्यादा complex और बेहतर method इस्तेमाल किया होगा
    • Blood pressure मापते समय arm को स्थिर रखना या केवल minimal movement वाले intervals में मापना unreasonable है या नहीं, यह मुझे पक्का नहीं पता। यह कोई fatal obstacle नहीं लगता
      इस technology के मुख्य use cases में से एक surgery के दौरान है, और तब ideally कुछ भी move नहीं करता

  • दिलचस्प है। पहले मैंने pulse arrival time (Pulse Arrival Time, PAT) implement करने वाले device पर काम किया था, और team के biomedical engineers कहते थे कि “यह blood pressure नहीं है, लेकिन उसी purpose के लिए इस्तेमाल हो सकता है”
    जानना चाहूँगा कि इस technology को PAT पर कोई advantage है या नहीं, और “PAT उसी purpose के लिए इस्तेमाल हो सकता है” वाली बात कितनी सच है
    https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC6912522/

  • Biobeat नाम की company छाती पर लगाए जाने वाले patch से 24-hour continuous blood pressure measurement करने वाला product बेचती है
    सुना है कि यह clinical use में है और काम करता है
    https://www.bio-beat.com/cuffless-blood-pressure-monitoring

  • “पहला तरीका” इजाद करने की बात नहीं है। यह तरीका कुछ साल पहले, शायद 10 साल पहले से research में इस्तेमाल हो रहा था और target कान की लोब थी
    बाद में paper ढूंढकर link दूंगा
    https://scholar.google.com/scholar?q=earlobe+blood+pressure
    https://www.todaysmedicaldevelopments.com/article/wearable-b...
    मैं हमेशा Garmin से जुड़ने वाला एक ear clip device चाहता था। जैसे कान की लोब से heart rate और blood pressure मापना, और music playback या watch notifications भी संभालना। कान की लोब से body temperature भी काफी स्थिर रूप से मापा जा सकता है

  • मेरी जानकारी में यह blood pressure watch यूरोप के कुछ देशों में approved है। इसे हर महीने normal तरीके से calibrate करना पड़ता है
    लगता है अगले साल के आसपास US approval की भी कोशिश चल रही है
    https://aktiia.com/

    • हाल ही में एक ऐसा monitor भी approved हुआ है जिसे बिल्कुल calibration की जरूरत नहीं है, लेकिन वह अभी commercialized नहीं हुआ है, और US में आने में शायद 5 साल और लगेंगे
      https://aktiia.com/uk/regulatory-approval-no-need-for-calibr...
      वैसे, UK shipping forwarder इस्तेमाल करके और EU App Store से app लेकर US में भी bracelet खरीदा जा सकता है
    • असल में इसे calibrate कैसे करते हैं, यह जानने की उत्सुकता है

  • आगे चलकर यह technology मानवता के लिए बड़ी प्रगति होगी। व्यक्तिगत रूप से मेरे लिए यह करीब 5–8 साल देर से आई है
    क्योंकि product development में 2–5 साल लगे, और severe blood pressure के कारण होने की काफी संभावना वाले hemorrhagic stroke के बाद 3 साल बीत चुके हैं
    उस समय मैं 40 साल का था, मैंने कभी blood pressure नहीं मापा था, और exercise के दौरान तो जाहिर है नहीं मापा था। हादसे के बाद मैंने लगातार blood pressure मापा, और आठवीं बार chair पर बैठकर sleeve ऊपर करते हुए सोचा कि क्या Apple Watch में blood pressure sensor नहीं है
    उसी सवाल की वजह से खोजबीन की, तो पता चला कि मानवता ने अभी तक चलते-फिरते blood pressure मापने का तरीका नहीं निकाला है। यह प्रयास बधाई के लायक है

  • यह काफी पुरानी समस्या है। PubMed पर सिर्फ noninvasive blood pressure monitoring search करने पर भी 4,834 results आते हैं। Caltech की “पहला” वाली definition अजीब है
    साथ ही, cuff के अलावा भी कई तरीके आजमाए गए हैं, लेकिन जिन patients को cuff से ज्यादा precise चीज चाहिए होती है, वे आमतौर पर पहले से ही इतने बीमार होते हैं कि ICU में होते हैं और arterial line लगाई जा सकती है। यह सच कहें तो समस्या ढूंढता हुआ solution जैसा है

  • घर के उपयोग को छोड़ भी दें, अगर यह साबित किया जा सके कि यह arterial line जितना accurate है, तो ICU patients या बड़ी surgery कराने वाले patients के लिए बड़ा फायदा होगा
    जिन हालात में continuous blood pressure चाहिए होता है, वहां arterial line डालना मुझे सच में पसंद नहीं

    • सही है। इस concept को patients की quality of life में बड़ा benefit देने वाली चीज के रूप में बेचा जाता है
      arterial line लगी हो तो बस उठकर चलना या bed पर करवट लेना भी मुश्किल होता है, और noninvasive measurement में simply clip हटाई जा सकती है या उसे शुरू से ही पूरी तरह mobile बनाया जा सकता है
      दिक्कत एक ऐसे noninvasive तरीके की है जो ठीक से काम करे, और अब तक यही bottleneck रहा है
    • arterial line लगाना मेरी पसंदीदा procedures में से एक है। लगता है पसंद का फर्क है

  • Aktiia पहले ही ऐसा काम करने का दावा करने वाला product market में ला चुकी है: https://aktiia.com/uk/
    हालांकि यह product optical method पर based है

    • 1–2 साल पहले मैंने ऐसी ही type का optical blood pressure sensor बनाने वाली company के एक developer का interview लिया था
      मुझे hypertension है, इसलिए और जानना चाहता था, लेकिन मुख्य बात यह थी कि बहुत अच्छी conditions में भी यह बहुत inaccurate था
    • Aktiia bracelet अपने-आप measurements लेता है, लेकिन continuous measurement नहीं है
      यह roughly एक घंटे में एक reading बनाता है
 
hhkkkk 2024-08-11

मुझे लगा यह ब्लड शुगर है...