Blutdruckmessung neu gedacht: Smartwatch liest die komplette Pulswelle – ohne Manschette

Um aus diesen Impedanzänderungen einen physikalischen Blutdruckwert zu gewinnen, hat das Team ein mehrskaliges, analytisches und computergestütztes Modell entwickelt. Es beschreibt den biophysikalischen Zusammenhang zwischen dem BioZ-Signal und dem Blutdruck und berücksichtigt dabei physiologische, anatomische und experimentelle Faktoren, die das Signal am Handgelenk beeinflussen .

Die Physik steckt direkt im neuronalen Netz

Das Herzstück des maschinellen Lernens ist ein „signalmarkiertes, physik-informiertes neuronales Netz“. Anders als klassische „Black-Box“-KI, die Korrelationen aus Daten lernt, sind in diesem Netz die Gesetze der Strömungsmechanik (Fluiddynamik) fest in die Architektur eingebaut . Das verhindert, dass das Modell physikalisch unmögliche Ergebnisse liefert. Für die Forscher ist das ein entscheidender Schritt, um das System vertrauenswürdig für klinische Entscheidungen zu machen .

Weil das Modell die Physik pulsierender Strömungen und die Elektromagnetik bereits „versteht“, kann es die gesamte Druckkurve allein aus dem elektrischen Signal rekonstruieren – eine aufblasbare Manschette als Referenz ist dafür nicht nötig. Das macht das System wirklich kalibrierungsfrei.

Was die Uhr misst – und eine Manschette nicht kann

Eine herkömmliche Blutdruckmanschette liefert zwei Werte: den systolischen und den diastolischen Druck zu einem bestimmten Zeitpunkt. Die Forscher aus Utah vergleichen das mit einem einzelnen Schnappschuss aus einem langen Film . Ihre Smartwatch hingegen zeichnet die komplette, kontinuierliche Blutdruckwelle als Funktion der Zeit auf .

Zusätzlich zum Standard-Blutdruck schätzt das Gerät die radiale Blutgeschwindigkeit und die axiale Blutgeschwindigkeit – also wie schnell sich das Blut durch die Arterie bewegt . Braxton Osting, Mathematiker und Co-Autor der Studie, bringt den Fortschritt auf den Punkt: „Der Blutdruck ist keine zwei Zahlen, er ist eine Funktion über die Zeit. Die mathematische Herausforderung war, diese gesamte Wellenform aus indirekten elektrischen Messungen am Handgelenk zu rekonstruieren“ .

Das Ergebnis ist ein detailliertes hämodynamisches Bild, das gefährliche, kurzzeitige Blutdruckspitzen, nächtliche Muster oder eine maskierte Hypertonie aufdecken könnte – all das, was einer sporadischen Praxismessung verborgen bleibt.

Getestet an Gesunden und Patienten

Die Smartwatch wurde an insgesamt 150 Probanden evaluiert. Darunter waren gesunde Personen in Ruhe und nach körperlicher Aktivität wie Gehen, Laufen und Treppensteigen . Entscheidend ist, dass die Studie auch Patienten mit Bluthochdruck und Herz-Kreislauf-Erkrankungen umfasste, sowohl in der ambulanten Versorgung als auch auf der Intensivstation. Damit wird direkt die Frage adressiert, ob die BioZ-Technologie bei den Menschen funktioniert, die sie am dringendsten brauchen.

Die genauen Zahlen zur Messgenauigkeit aus der Studie von 2026 lagen in den verfügbaren Kurzfassungen nicht vor. Frühere Arbeiten derselben Gruppe mit PINNs aus dem Jahr 2023 erzielten jedoch starke Korrelationen mit Referenzmessungen (systolisch: 0,90; diastolisch: 0,89) und eine systolische Abweichung von 1,3 ± 7,6 mmHg sowie eine diastolische von 0,6 ± 6,4 mmHg . Das neue Gerät soll diese Leistung in einer alltagstauglichen Form erreichen oder sogar übertreffen.

Klinisches Potenzial und offene Fragen

Die Aussicht auf ein kontinuierliches, kalibrierungsfreies hämodynamisches Monitoring ist medizinisch höchst relevant. Das Gerät könnte gefährliche Instabilitäten des Blutdrucks bei Risikopatienten frühzeitig erkennen, die Medikamenteneinstellung in Echtzeit steuern und den störenden Weißkitteleffekt eliminieren .

Dennoch bleiben einige Hürden. Das Gerät hat noch keine behördliche Zulassung. Die University of Utah, die das geistige Eigentum hält, führt derzeit erste Lizenzgespräche . Finanziert wurde die Studie von der US-amerikanischen National Science Foundation (NSF), den National Institutes of Health (NIH), der Universität selbst und B‑Secur, Ltd. – einem Unternehmen, an dem Studienleiter Benjamin Sanchez Terrones Anteile und eine Führungsposition hält . Diese Verbindung stellt einen potenziellen Interessenkonflikt dar, den Leser und Kliniker im Auge behalten sollten.

Aus technischer Sicht ist die größte Stärke zugleich die größte Schwachstelle: Die Qualität der Messung hängt entscheidend davon ab, wie genau das Modell die realen Bioimpedanz-Schwankungen abbildet. Externe Faktoren wie Bewegungsartefakte, Hautfeuchtigkeit und wechselnder Anpressdruck können die Signalqualität beeinträchtigen. In weiteren Studien muss das System beweisen, dass es im turbulenten Alltag so zuverlässig arbeitet wie im kontrollierten Laborversuch.

Kein handelsübliches Wearable bietet heute eine kontinuierliche, kalibrierungsfreie Blutdruckmessung in dieser hämodynamischen Tiefe. Sollte das Team aus Utah den Weg vom Laborprototyp zum marktreifen Produkt meistern, könnte die vertraute Blutdruckmanschette schon bald wie ein Relikt aus einer vergangenen Zeit der Medizin wirken.