Berandasehat.id – Tekanan darah adalah metrik kunci kesehatan jantung dan pembuluh darah/kardiovaskular, tetapi metode standar untuk mengukurnya saat ini bergantung pada pembacaan alat pengukur menggunakan manset.

Monitor tekanan darah saat ini berukuran besar, tidak nyaman, dan hanya memberikan pembacaan saat kita duduk diam.

Menjawab tantangan ini, tim interdisipliner yang terdiri dari matematikawan dan insinyur dari Universitas Utah dan Universitas Illinois, Chicago, berupaya menggabungkan fisika dan kecerdasan buatan untuk mengatasi beberapa keterbatasan perangkat yang ada.

“Tekanan darah tinggi dianggap sebagai pembunuh diam-diam karena menyebabkan serangan jantung, aneurisma, dan stroke. Ini merupakan beban perawatan kesehatan global dan dianggap sebagai masalah yang sangat penting,” kata Benjamin Sanchez Terrones, yang menggagas proyek ini beberapa tahun lalu sebagai asisten profesor teknik elektro dan komputer di Universitas Utah.

Diterbitkan di Nature Communications, studi terbaru menggunakan jam tangan pintar yang dapat dikenakan untuk mengukur tekanan darah dan aliran darah secara terus menerus tanpa memerlukan manset.

Cara kerjanya adalah dengan mengukur sifat listrik darah saat mengalir melalui arteri di pergelangan tangan, yang berfluktuasi seiring perubahan tekanan darah.

Universitas Utah memegang hak kekayaan intelektual yang terkait dengan teknologi ini, berdasarkan pembelajaran mesin yang diinformasikan oleh fisika, dan Kantor Lisensi Teknologi universitas saat ini sedang menjajaki peluang lisensi untuk membawa penemuan ini ke pasar.

Cahaya vs. listrik

Dasar ilmiah dari perangkat wearable komersial yang menggunakan cahaya untuk memperkirakan tekanan darah belum sepenuhnya dipahami, dan sering kali bergantung pada pembelajaran mesin sebagai ‘kotak hitam’ untuk menentukan tekanan darah, sehingga hasilnya sulit untuk diinterpretasikan dan dipercaya secara klinis, yang terakhir merupakan hambatan utama untuk adopsi klinis.

Tidak seperti perangkat yang mengukur cahaya untuk mengukur tekanan darah, perangkat Sanchez Terrones menggunakan arus listrik yang tidak menimbulkan rasa sakit dan tidak terasa.

Teknologi ini merekam perubahan listrik kecil di pergelangan tangan menggunakan bioimpedansi, ukuran seberapa mudah listrik mengalir melalui darah dan jaringan.

Karena aliran darah berubah dengan setiap detak jantung, sinyal listrik ini membawa informasi tentang tekanan yang mendasarinya.

Karya ini menunjukkan bagaimana menggabungkan pembelajaran mesin dengan fisika dapat secara fundamental mengubah apa yang mungkin, kata penulis bersama Christel Hohenegger, profesor matematika di Universitas Utah.

“Dengan membangun prinsip-prinsip fisika secara langsung ke dalam model, kita dapat bergerak melampaui prediksi kotak hitam menuju sistem yang lebih akurat, lebih mudah diinterpretasikan, dan lebih luas penerapannya dalam perawatan kesehatan dunia nyata,” ujarnya.

Kesamaan antara darah dan film

“Tekanan darah kita sepanjang hari seperti sebuah film, tetapi ketika memasang manset, yang kita dapatkan hanyalah satu cuplikan gambar,” kata Sanchez Terrones.

Alat manset sangat berguna, tetapi pada saat yang sama, terbatas: alat ini hanya memberikan informasi yang paling sedikit berguna karena cara kerja teknologinya: pembacaan sistolik di atas pembacaan diastolik, yang diterjemahkan ke nilai tekanan maksimum dan minimum selama perekaman, lanjut Sanchez.

“Pada akhirnya, kita kehilangan 99% dari film yang menjelaskan bagaimana tekanan darah dapat berubah pada pasien sepanjang hari saat mereka berjalan, berlari, atau menaiki tangga,” ujarnya.

Teknologi Sanchez Terrones dapat menangkap keseluruhan proses dengan merekam kecepatan dan denyut nadi darah sebagai bentuk gelombang kontinu, bukan hanya nilai sistolik dan diastolik yang biasa diberikan dalam pembacaan manset standar seperti 120/80.

Sistolik adalah angka atas, mengukur tekanan terhadap dinding arteri saat jantung berkontraksi, sedangkan diastolik adalah tekanan saat jantung beristirahat di antara detak.

Menurut Braxton Osting, profesor matematika di Universitas Utah, penulis studi, tekanan darah bukanlah dua angka; itu adalah fungsi waktu. Tantangan matematisnya adalah memulihkan seluruh bentuk gelombang dari pengukuran listrik tidak langsung di pergelangan tangan—masalah invers klasik,” kata penulis bersama

“Dengan memasukkan fisika aliran darah langsung ke dalam model, prediksi menjadi lebih dapat dipercaya,” pungkasnya. (BS)