Fysik-informeret AI driver et manchetfrit, kalibreringsfrit blodtryks-smartwatch

For at omsætte impedansvariationer til en fysisk blodtryksmåling har holdet bygget en analytisk og beregningsmæssig modelleringsramme i flere skalaer, der kortlægger den biofysiske sammenhæng mellem BioZ og blodtryk . Det indbefatter fysiologiske faktorer, anatomisk placering og eksperimentelle parametre, som påvirker BioZ-signalet ved håndleddet.

Når fysikkens love bygges ind i det neurale netværk

Den centrale maskinlæringskomponent er et ”signal-tagget fysik-informeret neuralt netværk”, der bager væskedynamikkens love direkte ind i sin arkitektur . I modsætning til en traditionel black-box-model, der udelukkende finder korrelationer i data, kan et PINN ikke producere fysisk umulige resultater. Forskerne mener, at det gør modellen mere troværdig til klinisk beslutningstagning .

Fordi modellen allerede forstår fysikken bag pulserende flow og elektromagnetisme, kan den rekonstruere hele trykkurven alene ud fra det elektriske signal – uden at en manchet først skal levere en baseline-måling. Det er dét, der gør systemet ægte kalibreringsfrit.

Hvad uret måler, som en manchet ikke kan

En traditionel blodtryksmanchet giver dig et systolisk og diastolisk tryk i ét øjeblik. Utah-holdets smartwatch leverer den fulde, kontinuerte blodtrykskurve over tid . Ud over standardtrykket estimerer enheden radial blodhastighed og aksial blodhastighed – altså den fart, blodet bevæger sig gennem pulsåren med .

Medforfatter og matematiker Braxton Osting formulerer fremskridtet ligefremt: ”Blodtryk er ikke to tal; det er en funktion af tid. Den matematiske udfordring var at genskabe hele den kurve ud fra indirekte elektriske målinger ved håndleddet” .

Resultatet er et rigt hæmodynamisk billede, der kan afsløre farlige forbigående trykspidser, natlige mønstre og maskeret hypertension, som periodiske klinikmålinger overser.

Testet på raske og syge

Smartwatchet blev evalueret på i alt 150 deltagere, herunder raske personer i hvile og efter fysisk aktivitet (gang, løb, trappegang) . Afgørende er, at studiet også inkluderede patienter med hypertension og hjerte-kar-sygdom i både ambulatorie- og intensivafdelinger. Det adresserer direkte, om BioZ-måling virker i de befolkningsgrupper, der har størst behov.

Selvom de præcise tal for målenøjagtighed fra 2026-studiet ikke fremgår af de tilgængelige opsummeringer, har tidligere PINN-baseret arbejde fra samme gruppe rapporteret stærke korrelationer med referencemålinger (systolisk: 0,90; diastolisk: 0,89). Disse 2023-modeller opnåede en systolisk fejl på 1,3 ± 7,6 mmHg og en diastolisk fejl på 0,6 ± 6,4 mmHg . Den nye enhed sigter mod at matche eller overgå denne præcision i en ægte bærbar form.

Klinisk potentiale og åbne spørgsmål

Løftet om kontinuerlig, kalibreringsfri hæmodynamisk overvågning har betydelig klinisk vægt. Enheden kan muliggøre tidlig opdagelse af farlig blodtryksustabilitet hos risikopatienter, guide medicintitrering i realtid og eliminere den hvide kitlers effekt, som forvrænger enkeltmålinger .

Der er dog stadig flere forbehold. Enheden har endnu ikke modtaget regulatorisk godkendelse, og University of Utah – som ejer de intellektuelle rettigheder – befinder sig i tidlige licensforhandlinger . Studiet er finansieret af NSF, NIH, universitetet samt B-Secur, Ltd., en virksomhed hvori hovedforfatter Benjamin Sanchez Terrones har en ejerandel og ledelsesrolle . Den tilknytning udgør en potentiel interessekonflikt, som læsere og klinikere bør holde sig for øje.

Teknisk set er den største fordel ved den fysikdrevne tilgang også dens største udfordring: Kvaliteten af rekonstruktionen afhænger fuldstændig af, hvor troværdigt modellen indfanger bioimpedansvariationer fra den virkelige verden. Eksterne faktorer som bevægelsesartefakter, hudens fugtighedsgrad og kontakttryk kan stadig forringe signalkvaliteten. Løbende forskning skal bevise, at systemet er lige så robust i hverdagen, som det er i kontrollerede forsøg.

Ingen wearable på markedet i dag leverer kontinuerlig, kalibreringsfri blodtryksovervågning med denne hæmodynamiske dybde. Hvis Utah-holdet kan navigere vejen fra laboratorie-bænk til færdigt produkt, kan den velkendte manchet ende med at ligne et levn fra en ældre medicinsk æra.