Смартгодинники зможуть вимірювати тиск без манжети значно точніше, якщо майбутні пристрої використають принцип, який команда Johns Hopkins University перевірила на пацієнтах інтенсивної терапії. Як інформує UAHunter, дослідники поєднали сигнали носимих ECG- і PPG-сенсорів із моделлю глибокого навчання та змогли без проникнення в артерію відтворювати безперервну криву артеріального тиску. У фінальному аналізі були дані 28 пацієнтів Johns Hopkins Hospital і 15 489 п’ятисекундних фрагментів сигналу; середня абсолютна похибка моделі для повної хвилі тиску становила близько 4,94 мм рт. ст.
Результат важливий не тому, що звичайний годинник уже можна використовувати замість тонометра. Цього дослідження недостатньо для такого висновку: прототип MOSAIC — це система з двох носимих сенсорів, один із яких розташовують на грудній клітці, а другий — на пальці. Але робота показує, що комбінація фотоплетизмографії, електрокардіографічного сигналу та ШІ здатна відновлювати тиск майже безперервно, удар за ударом серця. Саме такі алгоритмічні підходи можуть стати технологічною основою наступного покоління медичних носимих пристроїв, хоча American Heart Association поки прямо застерігає не покладатися на безманжетні гаджети, включно зі смартгодинниками, для клінічно точного вимірювання тиску.
Як Johns Hopkins вимірював тиск без манжети
Система отримала назву MOSAIC — Multimodal and Multinodal Sensor Array for Integrated Computation. Її принцип відрізняється від звичайного автоматичного тонометра, який стискає артерію манжетою та аналізує коливання тиску під час поступового випускання повітря. MOSAIC не перекриває кровотік: нагрудний сенсор отримує електричний сигнал серця, а сенсор на пальці реєструє фотоплетизмограму — зміни кровонаповнення тканин із кожним пульсовим ударом. Потім ці часові та морфологічні характеристики надходять у нейромережу, яка реконструює артеріальну хвилю. Для референсного значення дослідники використовували справжню інвазивну артеріальну лінію, тому алгоритм порівнювали не лише зі звичайним домашнім тонометром, а з безперервним внутрішньоартеріальним сигналом.
Це принципова різниця. Лікарю в реанімації важливі не тільки дві цифри — наприклад, 120/80 мм рт. ст., — а й зміни тиску між окремими скороченнями серця, реакція на ліки, рідину, крововтрату, вентиляцію та інші втручання. Артеріальний катетер формує таку криву постійно. Завдання команди Johns Hopkins полягало в тому, щоб отримати подібну інформацію без введення катетера в судину.
Основні параметри дослідження виглядали так:
| Параметр | Дані дослідження |
|---|---|
| Початково залучені пацієнти з артеріальними катетерами | 66 |
| Пацієнти у фінальному аналізі | 28 |
| Підрозділи ICU | 4 |
| Проаналізовані сегменти ECG/PPG | 15 489 |
| Тривалість одного сегмента | 5 секунд |
| Частота сигналу | 250 Гц |
| Загальна MAE кривої тиску | 4,94 ± 4,96 мм рт. ст. |
| MAE систолічного тиску | близько 6 мм рт. ст. |
| MAE діастолічного тиску | близько 3–4 мм рт. ст. |
| Коефіцієнт R² моделі | близько 0,81 |
Опублікована журнальна версія повідомляє про середню похибку систолічного та діастолічного тиску приблизно 6,21 ± 3,89 та 3,41 ± 3,02 мм рт. ст. відповідно. Попередня версія роботи на medRxiv містила близькі, але дещо інші числа — 6,38 та 3,99 мм рт. ст., що пояснює можливі відмінності між ранніми повідомленнями та остаточною статтею.
Повний матеріал дослідників опублікований у Computers in Biology and Medicine, DOI: 10.1016/j.compbiomed.2026.111861. Робочу сторінку публікації можна знайти тут: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/42456268/
«Ми дуже близькі до цього золотого стандарту».
— Карл Гарріс, провідний автор дослідження, коментар Johns Hopkins University після порівняння MOSAIC з артеріальною лінією.
Що саме робить штучний інтелект
Алгоритм не «вгадує» тиск лише за пульсом. У дослідженні використовувалася гібридна архітектура CNN/LSTM, пристосована до аналізу послідовних фізіологічних сигналів. Вхідними даними ставали ECG та PPG — тобто інформація про електричну активність серця й периферичну пульсову хвилю. Модель навчалася знаходити складний зв’язок між формою цих сигналів та реальною артеріальною кривою, одночасно записаною через катетер. У результаті вона відтворювала не одну цифру раз на кілька хвилин, а послідовність тиску протягом кожного серцевого циклу.
Це важливо, тому що артеріальна хвиля містить більше інформації, ніж просто систолічне й діастолічне значення. Її форма пов’язана з роботою серця, еластичністю судин та периферичним судинним опором. Саме тому дослідники намагалися реконструювати всю хвилю, а не перетворити сенсор на ще один цифровий сфігмоманометр.
Для оцінки якості використовували, зокрема:
- MAE — mean absolute error: середню абсолютну різницю між прогнозованим і реальним тиском;
- R²: наскільки добре модель пояснює зміни референсної артеріальної хвилі;
- аналіз похибки окремо для систолічного, діастолічного та середнього артеріального тиску;
- зіставлення з моделлю, яка отримувала сигнали безпосередньо з лікарняного монітора;
- інтервали невизначеності, які повинні показувати, коли алгоритм менш упевнений у прогнозі.
Найменші похибки в попередньому аналізі спостерігалися переважно в центральному діапазоні значень, тоді як при дуже високому або низькому тиску похибка могла збільшуватися. Це одна з причин, чому хороший середній показник MAE ще не означає, що пристрій можна без додаткової перевірки використовувати для прийняття рішень при гіпертонічному кризі чи шоку.
Чому це не означає, що Apple Watch або Galaxy Watch уже замінюють тонометр
Тут необхідне важливе розмежування. Дослідження Johns Hopkins не тестувало серійний смартгодинник, не доводило точність Apple Watch, Galaxy Watch, Pixel Watch чи іншої конкретної моделі та не означає, що їхні показники тиску можна використовувати для встановлення діагнозу. MOSAIC зараз має два окремі сенсори, включно з пальцевим модулем, а дослідження проводилося в контрольованому клінічному середовищі серед критично хворих пацієнтів.
Проте технологічний напрям безпосередньо пов’язаний із носимою електронікою. Багато сучасних годинників уже мають оптичний PPG-сенсор і в окремих моделях можливість запису ECG. Тому з інженерного погляду частина необхідних типів сигналів у споживчих пристроях уже присутня.
Основна проблема полягає не лише в наявності сенсора, а в стабільності сигналу, калібруванні, положенні руки, русі, температурі, контакті зі шкірою та здатності алгоритму працювати однаково добре в різних людей і в реальному житті. Саме ці обмеження нині називає American Heart Association.
AHA зазначає, що безманжетні системи найчастіше оцінюють тиск опосередковано за PPG, тонометрією, часом проходження або прибуття пульсової хвилі та алгоритмічними моделями. На результат можуть істотно впливати рух, позиція датчика, положення тіла та гідростатичні ефекти. Багато пристроїв також потребують періодичного калібрування за допомогою звичайного манжетного тонометра.
«Точність і клінічна корисність залишаються невизначеними».
— American Heart Association, наукова позиція щодо безманжетного вимірювання артеріального тиску.
Отже, сьогодні правильне формулювання таке: Johns Hopkins суттєво просунув технологію безперервного безманжетного контролю тиску, яка в перспективі може бути інтегрована у компактні носимі пристрої. Але називати сучасний смартгодинник повноцінною заміною медичного тонометра поки передчасно.
До речі, при виборі носимих пристроїв важлива не лише функціональність сенсорів, а й правильне використання самого гаджета. Раніше ми детально пояснювали, для яких пристроїв захисне скло може бути небажаним та чому конструкція дисплея має значення.
Чому технологія особливо актуальна для України
Для України ця розробка має не лише технологічний інтерес. Артеріальна гіпертензія залишається одним із наймасовіших факторів серцево-судинного ризику. Український Центр громадського здоров’я у травні 2026 року повідомляв, що підвищений артеріальний тиск охоплює приблизно 30–45% дорослого населення, а у світі станом на 2024 рік гіпертензію мали приблизно 1,4 млрд людей віком 30–79 років.
За профілем WHO для України, оцінка кількості людей віком 30–79 років із гіпертензією становила близько 13,2 млн. WHO використовує для цього показника визначення: систолічний тиск від 140 мм рт. ст., діастолічний від 90 мм рт. ст. або приймання антигіпертензивних препаратів.
Окремі дані STEPS показували, що підвищений тиск або гіпертензію мали 34,8% обстежених дорослих українців, причому поширеність різко зростала з віком: приблизно від 12,7% серед 18–29-річних до 71,1% у групі 60–69 років.
У лютому 2026 року WHO Europe також звертала увагу на погіршення серцево-судинної ситуації в умовах війни та повідомляла, що приблизно один із чотирьох опитаних українців мав небезпечно високий артеріальний тиск.
Саме тому можливість вимірювати тиск без манжети протягом дня потенційно може вирішити кілька практичних проблем:
- Виявляти приховані епізоди підвищення тиску. Один вимір у кабінеті лікаря не показує всю добову картину.
- Помічати ранкові та нічні зміни. Звичайний тонометр використовується епізодично, тоді як носимий сенсор теоретично може накопичувати дані годинами.
- Оцінювати реакцію на лікування. Безперервний тренд потенційно дає більше інформації, ніж кілька вимірів на день.
- Покращувати дистанційне спостереження. Це може бути важливо для людей із обмеженим доступом до лікаря.
- Виявляти нетипові коливання. Особливо якщо система надалі навчиться надійно відрізняти реальну зміну гемодинаміки від артефакту руху.
Водночас такі сценарії потребують окремих клінічних досліджень. Результати ICU не можна автоматично переносити на мільйони здорових користувачів годинників.
Підвищений тиск особливо небезпечний через тривалий безсимптомний перебіг. Якщо цікавлять уже клінічні наслідки серцево-судинного ризику, окремо варто прочитати матеріал про ранні ознаки інфаркту, задишку, незвичну втому та фактори, серед яких підвищений артеріальний тиск.
Що показують цифри Johns Hopkins — і де межа точності
Середня абсолютна похибка близько 5 мм рт. ст. виглядає переконливо, але оцінювати її потрібно в контексті. У пацієнта різниця між 118 і 123 мм рт. ст. може не мати критичного значення. Натомість у ситуації швидкого падіння тиску, титрування вазопресора або визначення гіпертонічного кризу навіть невелика систематична похибка може вплинути на рішення. Саме тому для медичних пристроїв потрібне не тільки хороше середнє значення, а й аналіз крайніх випадків, стабільності між різними людьми та повторюваності вимірювання.
Ще один важливий нюанс — структура вибірки. Із 66 пацієнтів, які мали артеріальні катетери й були підключені до MOSAIC, після контролю якості сигналів у фінальний аналіз увійшли 28. Дослідники виключали фрагменти з недостатньою кореляцією ECG, слабкою якістю ECG або PPG та артеріальними значеннями поза встановленим фізіологічним діапазоном. Це правильна методологічна практика, але вона водночас показує, наскільки критичною для безманжетного вимірювання залишається якість сигналу.
Зокрема, модель працювала з п’ятисекундними сегментами по 1250 відліків кожен. Використовували кілька послідовних шарів LSTM, а результатом була прогнозована точка артеріальної кривої для кожного моменту часу. Саме така часово деталізована реконструкція відрізняє дослідження від багатьох алгоритмів, які просто видають дві цифри SBP і DBP.
Водночас випробування поки:
- проводилося в одному великому медичному центрі;
- мало невелику фінальну вибірку;
- стосувалося пацієнтів ICU;
- використовувало спеціалізовану систему MOSAIC;
- не перевіряло масові смартгодинники;
- не доводило довгострокову точність удома;
- не встановлювало, що алгоритм може використовуватися для самостійного коригування лікування.
Команда вже повідомила, що проводить перевірку системи на більшій групі пацієнтів Johns Hopkins.
Чому манжетний тонометр поки залишається основним домашнім методом
У 2025 році рекомендації AHA/ACC прямо наголосили: для контролю гіпертензії домашній моніторинг залишається важливим, але покладатися на безманжетні пристрої, включно зі смартгодинниками, поки не слід, доки вони не продемонструють вищу точність та надійність.
Для повсякденного домашнього контролю це означає просте правило: якщо лікар просить вести щоденник артеріального тиску, основою мають бути показники валідованого тонометра з манжетою відповідного розміру, а не випадкові значення годинника.
ЦГЗ України наводить такі орієнтири:
| Артеріальний тиск | Категорія |
|---|---|
| <120/<80 мм рт. ст. | оптимальний |
| 120–129/80–84 | нормальний |
| 130–139/85–89 | високий нормальний |
| 140–159/90–99 | артеріальна гіпертензія I ступеня |
Ці межі наведені відповідно до українського клінічного підходу, тоді як окремі міжнародні настанови можуть використовувати дещо інші категорії та терапевтичні пороги.
«Єдиний спосіб дізнатися, чи маєте ви високий тиск, — виміряти його».
— Всесвітня організація охорони здоров’я про часто безсимптомний перебіг гіпертензії.
Саме безсимптомність робить ідею пасивного носимого моніторингу настільки привабливою. Людині не потрібно було б згадувати про тонометр кілька разів на день: система збирала б тренд автоматично. Але медична користь з’явиться лише тоді, коли вимірювання будуть достатньо точними, стандартизованими й зрозумілими для лікаря.
На рівень тиску також впливають спосіб життя, маса тіла, споживання солі, фізична активність та інші фактори. Практичні кроки щодо раціону зручно продовжити в матеріалі про харчовий щоденник, домашню їжу та поступові зміни раціону для контролю показників здоров’я.
Чи дійде MOSAIC до звичайних смартгодинників
Технологічно це можливо, але поки це прогноз, а не результат дослідження. Щоб метод опинився у годиннику, виробникам потрібно буде забезпечити достатню якість PPG, отримати надійний ECG або альтернативний часовий сигнал, компенсувати рух руки, відмінності шкіри, кровообігу та положення тіла, а потім провести клінічну валідацію на великій і різноманітній популяції.
Окремою проблемою залишається калібрування. Більшість нинішніх безманжетних систем все ще потребують початкового або періодичного порівняння з манжетним тонометром. Якщо калібрувальне вимірювання неправильне, помилка може переноситися на всі наступні значення.
Але Johns Hopkins продемонстрував інший важливий результат: носимі сигнали зберігають достатньо гемодинамічної інформації, щоб алгоритм міг реконструювати повну артеріальну хвилю з похибкою, близькою до моделі, яка отримувала сигнали безпосередньо від лікарняного обладнання. У попередній версії дослідження R² становив 0,812 для wearable-моделі проти 0,824 для умовної «верхньої межі», а MAE — 4,94 проти 4,81 мм рт. ст.
Саме цей невеликий розрив і є одним із найцікавіших результатів роботи.
Він свідчить, що ключовою перешкодою може бути вже не сама фізична можливість отримати необхідні сигнали з поверхні тіла, а їх стабільна реєстрація та правильна алгоритмічна інтерпретація у повсякденних умовах.
Що зміниться для пацієнта, якщо технологія пройде валідацію
Потенційний сценарій виглядає значно ширше, ніж «годинник показав 125/78». Безперервний сенсор міг би формувати добову карту тиску, показувати середні значення під час сну, роботи й фізичної активності, помічати повторювані піки та передавати лікарю структурований звіт.
Для людей із підтвердженою гіпертензією це теоретично могло б означати:
- більше вимірювань без необхідності постійно користуватися манжетою;
- кращу оцінку добової варіабельності;
- швидше виявлення тенденції до підвищення або падіння тиску;
- можливість дистанційного контролю;
- накопичення даних між візитами до лікаря;
- менший дискомфорт при частих вимірюваннях.
Для стаціонарів значення може бути ще більшим. Johns Hopkins розглядає MOSAIC як можливу альтернативу частині артеріальних ліній та як спосіб поширити безперервний моніторинг на пацієнтів поза ICU, де інвазивний катетер зазвичай не встановлюють.
Проте будь-яке автоматичне попередження повинно мати клінічно перевірені пороги. Велика кількість хибних тривог може бути такою самою проблемою, як пропущене небезпечне підвищення тиску.
Питання та відповіді
Чи може смартгодинник сьогодні точно вимірювати артеріальний тиск без манжети?
Для повноцінної діагностики та лікування гіпертензії покладатися лише на безманжетний смартгодинник поки не рекомендується. AHA вказує, що точність таких пристроїв у реальних умовах залишається недостатньо підтвердженою.
Чи тестували в Johns Hopkins Apple Watch або Samsung Galaxy Watch?
Ні. У дослідженні використовували спеціалізовану систему MOSAIC із сенсором на грудній клітці та сенсором на пальці. Назви споживчих смартгодинників у випробуванні не фігурують.
Наскільки точно працював алгоритм?
У журнальній версії похибка систолічного тиску становила приблизно 6,21 мм рт. ст., діастолічного — 3,41 мм рт. ст. Попередня версія роботи повідомляла загальну MAE реконструйованої хвилі 4,94 мм рт. ст.
Чим MOSAIC відрізняється від звичайного тонометра?
Манжетний тонометр періодично стискає артерію та визначає тиск під час одного циклу вимірювання. MOSAIC безперервно записує ECG і PPG та за допомогою нейромережі відновлює артеріальну хвилю без стискання руки.
Коли технологія може з’явитися у звичайних годинниках?
Дослідники не називали конкретної дати. Перед масовим використанням необхідні більші клінічні випробування, перевірка в домашніх умовах, стандартизація та регуляторна оцінка. Команда Johns Hopkins зараз продовжує валідацію MOSAIC на більшій когорті пацієнтів.
Чи можна буде самостійно змінювати дозу ліків за показниками годинника?
Ні. Навіть перспективний безманжетний сенсор не є підставою самостійно змінювати антигіпертензивну терапію. Сьогодні клінічні рішення мають базуватися на валідованих вимірюваннях і рекомендаціях лікаря.
Читайте також: З чого почати правильне харчування: харчовий щоденник, домашня їжа та корисні заміни
