Розумний годинник зчитує вашу пульсову хвилю — без манжети та калібрування

Перетворити ці зміни опору на фізично коректні показники тиску — завдання не з легких. Для цього команда створила багаторівневу аналітично-обчислювальну модель, яка враховує фізіологію, анатомічне положення судин та експериментальні параметри, що впливають на сигнал BioZ у ділянці зап'ястка .

Коли закони фізики «зашиті» в штучний інтелект

Серцем системи є «сигнально-помічена фізико-інформована нейронна мережа» (signal-tagged physics-informed neural network) — модель, у саму архітектуру якої закладені принципи гідродинаміки .

У чому різниця зі звичайними «чорними скриньками»? Типова нейромережа просто шукає статистичні закономірності в навчальних даних. PINN, натомість, фізично не може передбачити щось абсурдне — наприклад, що кров раптом потече у зворотному напрямку, — і це робить її рішення набагато надійнішими в клінічному сенсі .

Завдяки тому, що модель «розуміє» фізику пульсуючого потоку та електромагнетизму, їй не потрібна манжета для отримання базових показників. Саме це і робить систему справді безкалібрувальною.

Що бачить годинник — і що пропускає тонометр

Традиційна манжета дає вам систолічний та діастолічний тиск в одну конкретну мить. Годинник з Юти та Чикаго показує повну, безперервну криву артеріального тиску в часовій розгортці . А на додачу — обчислює радіальну та осьову швидкість кровотоку — тобто те, з якою швидкістю кров рухається судиною .

Співавтор дослідження, математик Брекстон Остінґ, сформулював це так: «Артеріальний тиск — це не просто два числа, це функція часу. Математичний виклик полягав у тому, щоб відновити всю криву з непрямих електричних вимірювань на зап'ястку» .

Результат — повноцінна гемодинамічна картина, яка може виявити небезпечні стрибки тиску протягом дня, нічні патерни та приховану гіпертонію, яку разові вимірювання в кабінеті лікаря зазвичай не помічають. Це особливо актуально для українських реалій, де регулярне добове моніторування тиску все ще доступне не кожному.

Випробування на реальних пацієнтах

Смарт-годинник протестували загалом на 150 учасниках — серед них були як здорові люди (у стані спокою та після ходьби, бігу, підйому сходами), так і пацієнти з гіпертонією та серцево-судинними захворюваннями в амбулаторних умовах та у відділенні інтенсивної терапії . Це важливо, адже технологію перевіряли саме на тих, кому вона потрібна найбільше.

Точні числові показники похибки саме з дослідження 2026 року поки що не оприлюднені, однак попередні роботи тієї ж команди на основі PINN демонстрували високу кореляцію з референсними вимірами (0,90 для систоли та 0,89 для діастоли) з похибкою близько 1,3 ± 7,6 мм рт.ст. і 0,6 ± 6,4 мм рт.ст. відповідно . Новий пристрій має досягти щонайменше аналогічних результатів вже у форматі реального носимого девайса.

Клінічний потенціал і питання без відповідей

Безперервний моніторинг гемодинаміки без жодних манжет має величезне значення. Він може допомогти вчасно виявити небезпечну нестабільність тиску в пацієнтів із груп ризику, точніше підбирати дозування ліків у реальному часі та уникати того самого «ефекту білого халата», який часто спотворює разові показники .

Однак є й застереження. По-перше, пристрій ще не отримав регуляторних дозволів, і Університет Юти, якому належать права інтелектуальної власності, лише на ранній стадії ліцензійних переговорів . По-друге, дослідження фінансували NSF, NIH, університет та компанія B‑Secur, Ltd., у якій провідний автор Бенджамін Санчес Терронес має частку та керівну посаду . Це потенційний конфлікт інтересів, який читачам і лікарям варто зважити.

З технічного боку, основна перевага — опора на фізику — водночас є й головним викликом: якість результату критично залежить від того, наскільки точно модель враховує реальні варіації біоімпедансу. Рухові артефакти, зволоженість шкіри, сила притискання годинника до зап'ястка — усе це може погіршити сигнал. Майбутні дослідження мають довести, що система така ж надійна в умовах звичайного життя, як і в лабораторії.

Наразі жоден комерційний портативний пристрій не пропонує безкалібрувального, безперервного вимірювання тиску з таким рівнем гемодинамічної деталізації. Якщо команді з Юти вдасться пройти шлях від лабораторного прототипу до реального продукту, звична манжета цілком може почати виглядати як пережиток минулої епохи медицини.