Wordt 24-uurs bloeddruk meten net zo gewoon als een hartslagmeting met een wearable?

Vrijwel elke smartwatch of wearable meet tegenwoordig je hartslag. Dat gebeurt met een rode of groene mini-LED en een optische sensor op je pols. Stel dat je in zo’n consumenten-product met een soortgelijke sensor ook betrouwbaar continu bloeddruk zou kunnen meten? Het leek tot nu toe een utopie, maar de technologie is in een stroomversnelling gekomen, vooral door de toepassing van kunstmatige intelligentie. Samsung loopt voor op Apple en Fitbit, maar het zijn vooral twee nieuwe startups die de belofte van bloeddruk meten zonder een opblaasbaar manchet willen gaan waarmaken.

Het meten van je bloeddruk, een belangrijke thuismeting voor grote groepen patiënten, is best een onderneming. Ook al gaan de gemeten waarden tegenwoordig vaak via een app zo naar het ziekenhuis of de huisarts, de patiënt moet op tijd eraan denken de manchet om te doen en precies het protocol volgen. Het zou ideaal zijn wanneer je met een armband of smartwatch continu je bloeddruk zou kunnen meten, zonder de opblaasmanchet nodig te hebben. Daarmee zouden ook gezonde mensen tijdig risico’s in beeld kunnen krijgen, zeggen artsen. De benodigde technologie om nagenoeg continu te kunnen meten, komt er dit jaar aan in betaalbare producten. In de afgelopen maand lieten koplopers Valencell en Aktiia weten dat hun technologie klaar is voor grootschalig gebruik door consumenten. Samsung meldde dat het na de CE-markering voor zijn smartwatches bloeddrukmeting in Europa standaard gaat meeleveren. 

Bloeddruk betere voorspeller dan hartslag

Natuurlijk is het interessant om continu te weten wat je hartslag is, een functie die bijna alle wearables inmiddels bieden. Sterker nog: een ECG (hartfilmpje) is ook steeds vaker standaard, en kan waarschuwen voor sommige hartritmestoornissen. Maar hartslag is niet de enige waardevolle vitale functie voor diagnostiek en monitoring. Bloeddruk is een vitale functie die cruciaal is voor patiënten op de IC, maar ook voor grote groepen patiënten met een chronische ziekte en als voorspeller van bijvoorbeeld hartaandoeningen.

Bloeddruk (ook wel tensie genoemd) is de druk van het bloed in de slagaderen. De bloeddruk wordt weergegeven door middel van twee waarden: bovendruk en onderdruk. Bovendruk, oftewel systolische druk, is de druk die ontstaat op het moment dat bloed door het hart de slagaderen ingepompt wordt. Onderdruk (diastolische druk) is de druk die ontstaat wanneer het hart zich opnieuw vult voor de volgende hartslag.

Een moderne bloeddruk meter met armmanchet (foto: Omron)

Bloeddruk varieert voortdurend onder invloed van verschillende factoren. Door stress of lichamelijke inspanning kan iemands bloeddruk ineens flink verhogen bijvoorbeeld. Maar ook roken, alcoholgebruik en ongezond eten kunnen een verhoogde bloeddruk veroorzaken. Iemand die gedurende een langere tijd een hoge bloeddruk heeft, kan lichamelijke klachten krijgen. Een verhoogde bloeddruk kan op den duur namelijk leiden tot schade aan het hart, de nieren, hersenen en ogen. De Hartstichting adviseert daarom om vanaf 40 jaar elk jaar je bloeddruk te meten.

Opblaasmanchet is de standaard

De meest direct manier om de druk in je ader te meten is een druksensor die in die ader wordt gebracht, maar die techniek is alleen bruikbaar in een ziekenhuis. Voordat automatische bloeddrukmeters gemeengoed werden gebruikten dokters een drukmanchet en een stethoscoop om je onderdruk en bovendruk te bepalen. Je luistert daarvoor naar de zogeheten Korotkoff geluiden, een procedure die oefening vergt. Tegenwoordig gebruiken zowel artsen als consumenten meters die automatisch een manchet opblazen, laten leeglopen en op een display de meetwaarden aangeven. Zo'n apparaat meet je bloeddruk niet direct, maar registreert trillingen in je ader met een opgeblazen en leeglopend drukmanchet. Met wiskundige modellen leidt de de software in de meter je boven- en onderdruk af uit die trilpatronen. De precieze algoritmen zijn de kroonjuwelen van de makers van bloeddrukmeters.

Een bloeddrukmeter van Quardio die metingen draadloos naar een app stuurt

Zelfs als je een in klinisch onderzoek gevalideerde meter hebt, is het nog niet eenvoudig om een goed protocol te ontwikkelen voor consistente metingen. Je houding, het tijdstip van de dag, de juiste manchet, stress (omdat je bijvoorbeeld zenuwachtig bent voor de meting) en allerlei andere factoren spelen daarbij een rol. Artsen hebben daarom ook gedetailleerde protocollen ontwikkeld om in de spreekkamer en thuis bloeddruk te meten. Het beste zou zijn om langere tijd achtereen (ook ‘s nachts) continu je bloeddruk te meten.  Maar dat is met zo’n manchet-apparaat praktisch alleen uitvoerbaar wanneer het echt noodzakelijk is, en dan nog slechts voor 24 of 48 uur.

The easy part: hartslag en zuurstofverzadiging

Het idee om met een lichtbron en een lichtsensor je bloeddruk te kunnen meten stamt al uit de jaren tachtig van de vorige eeuw. Het bleek een taai probleem te zijn. Hartslag en zuurstofverzadiging kunnen veel gemakkelijker met licht worden gemeten. Het idee erachter is eenvoudig. Je richt een groene of rode lichtbron op je huid, en meet de reflectie die terugkomt met een sensor. Omdat die reflectie varieert met elke hartslag die rood bloed door je aderen pompt, kun je die ritmische bloedgolf gebruiken om je hartslag te meten. En omdat de kleur van zuurstofrijk bloed verschilt van zuurstofarm bloed, geeft de reflectie van het licht je ook informatie over het zuurstofgehalte.

Hartslagmeting standaard functie in smartwatches

Deze technologie is inmiddels terecht gekomen in de armbanden en smartwatches van Fitbit, Apple, Samsung, Garmin, maar ook in apps als Azumio, FibriCheck, Happitech en letterlijk duizenden andere apps. De metingen van wearables zijn nog steeds niet zo precies als een elektrische meting (ECG) van je hartslag of een chemische analyse van je bloed (saturatie), maar voor veel artsen inmiddels klinisch bruikbaar.

Ruis en complicaties

Hartslag en zuurstofgehalte zijn relatief dus gemakkelijk te voorspellen uit de reflectie, maar bloeddruk is een ordegrootte moeilijker. Dat er een verband is tussen de reflecties van de het licht en de bloeddruk in je aderen kwam al snel boven water. Maar het is geen eenvoudig verband, en er zit bovendien veel ruis in het signaal. De softwaremodellen maken een wiskundig model van de drukgolf door je aderen, en proberen vervolgens kenmerken van die drukgolf te vinden die iets zeggen over je bloeddruk. Bijvoorbeeld: hoe snel de golf bij je pols arriveert na een pomp van je hart, of hoe snel de druk toeneemt in je aderen. Een ander lastig probleem is dat het gaandeweg wel lukte om variaties in bloeddruk te meten, maar dat je daarmee nog niet de absolute bloeddruk weet. De lichtsensor moet in de meeste systemen regelmatig gekalibreerd worden met een aantal gewone manchet-metingen.

Valencell: begonnen met oordopjes

Het Amerikaanse Valencell en het Zwitserse Aktiia kondigden in de afgelopen weken aan dat ze na jarenlange ontwikkeling van hun producten klaar zijn voor consumentenmarkten.

Valencell stapte begin vorig jaar al uit de schaduw, en introduceerde op de CES-beurs zijn in een oordopje geïntegreerde sensor om bloeddruk te meten. Enkele weken terug liet Valencell weten dat de sensor nu ook gebruikt kan worden in een armband of smartwatch, en dat er geen calibratie met een manchetmeter nodig is. Valencell had voor zijn oordop-sensor al een markttoelating van de Amerikaanse FDA gekregen, en verwacht dit ook voor de polssensor te krijgen. De onderneming levert zelf geen producten, maar is toeleverancier voor wearables-makers zoals Suunto, Scorsche en Samsung.

Volgens Valencell was de toepassing van betere machine learning de doorbraak die nodig was om uit het lichtsignaal bloeddruk te kunnen afleiden. Dat was zeven jaar geleden ook de ambitie van de Belg Walter de Brouwer en zijn Scanadu Scout, een Startrek-achtig apparaat om met een sensor op je voorhoofd bloeddruk te kunnen meten. Die Scout is nooit verder gekomen dan een prototype, en bloeddruk bleek toen een technische brug te ver, maar het idee klopte. De noodzakelijke AI was nog niet ver genoeg.

Scanadu Scout: nog niet genoeg AI beschikbaar?

Aktiia: Zwitserse wetenschappers in een startup

De meest zichtbare Europese concurrent van Valencell is het Zwitsers Aktiia. De oprichters Mattia Bertschi (CEO) and Josep Solà (CTO) werken al sinds 2004 aan hun technologie vanuit een technisch-wetenschappelijke achtergrond bij een prestigieus onderzoekscentrum. Nadat ze vorig jaar 5,5 miljoen euro risicokapitaal ophaalden ging het opeens snel. Ze lieten twee weken terug weten dat ze een Europese CE markering als een Class iiA medical device hadden ontvangen, en dat hun armband binnenkort in een aantal Europese landen te koop zal zijn, te beginnen met Engeland. De armband moet nog wel met enige regelmaat gekalibreerd worden met een manchet die wordt meegeleverd.

De Aktiia armband en app

Aktiia kan bogen op inmiddels vijf klinische onderzoeken naar de betrouwbaarheid van hun armband en bijbehorende app, en nodigt artsen uit om de wetenschappelijke onderbouwing van hun technologie te toetsen. Ze spreken zelf van een gamechanger waarmee te hoge bloeddruk betrouwbaar en relatief goedkoop (180 euro) kan worden gedetecteerd. 

Meten zonder manchet wordt al gebruikt in ziekenhuizen

In professionele apparatuur is optische bloeddruk meting overigens al langer geaccepteerd, in combinatie met calibratiemetingen met een manchet. In het Nijmeegse Radboudumc ziekenhuis werden in de afgelopen anderhalf jaar patiënten op twee verpleegafdelingen uitgerust met een continu monitoringsysteem dat gebruikt maakt van optische bloeddruk meting. De huidige standaard is dat de vitale functies van patiënten op de verpleegafdelingen drie keer per dag, dus om de 8 uur, gemeten worden. In de afgelopen anderhalf jaar werden zestig bedden op twee verpleegafdelingen uitgerust met de meetapparatuur ViSi Mobile van de Amerikaanse fabrikant Sotera om die metingen frequenter en automatisch te verrichten.

ViSi Mobile van Sotera

Ruim 2500 patiënten hebben inmiddels dit polskastje omgehad, en de automatische metingen blijken tastbare resultaten op te leveren, zowel medisch als logistiek. Biobeat is een andere aanbieder van bloeddrukmeting via een lichtsensor die vooral markt ziet in medisch-specialistische toepassingen.

"Je hebt wel een proces nodig om meetwaarden te verwerken"

Volgens Daan Dohmen, oprichter en CEO van Luscii, is het zonneklaar dat sensor-technologie voor gebruik in ziekenhuizen en thuismetingen in de komende jaren steeds beter zal worden. Luscii bouwde een platform en een app waarmee artsen en verpleegkundigen patiënten die thuismetingen doen kunnen begeleiden. Het platform kreeg een grote boost door Covid, en is inmiddels in een groot aantal Nederlandse en Engelse ziekenhuizen in gebruik. Luscii ondersteunt een groot aantal meetinstrumenten, zoals bloeddrukmeters, bloedsuikermeters, smartwatches en fitness wearables.

Luscii's platform

Dohmen zegt dat klinische betrouwbaarheid en gebruiksvriendelijkheid cruciaal zijn voor de acceptatie van een nieuwe technologie zoals die van Valencell of Aktiia. "Misschien zijn de eisen voor kritische bewakingsfuncties hoger dan die voor een preventief zelfzorgprogramma, maar in alle gevallen moet je op de metingen kunnen vertrouwen."  Maar een net zo vitale succesfactor staat los van de gebruikte sensoren of wearables, zegt Dohmen. "Zorgaanbieders die thuismetingen ondersteunen moeten altijd een goed proces inrichten om bijvoorbeeld de follow-up bij afwijkingen in gemeten waarden te garanderen. Daarbij kunnen de juiste software en kunstmatige intelligentie je verregaand ondersteunen, maar zowel de zorgaanbieder als de patiënt moeten erop kunnen vertrouwen dat de juiste actie wordt ondernomen door een mens op basis van de metingen. Zowel remote via een medisch regiecentrum, als fysiek aan huis met rapid response teams als de situatie daarom vraagt. Die steunstructuur realiseren is de werkelijke uitdaging als we willen dat continue metingen net als “gewone” thuismetingen doorbreken."