Ingenieros del Instituto Tecnológico de Massachusetts (MIT, por sus siglas en inglés) y el Instituto de Tecnología de California (Instituto de Tecnología de California) ideó un sensor tragable cuya posición podía monitorearse a medida que se movía a través del tracto digestivo. este truco Puede ayudar a los médicos a diagnosticar más fácilmente los trastornos de la motilidad gastrointestinal, como el estreñimiento, la enfermedad por reflujo gastroesofágico y la gastroparesia.
El pequeño sensor funciona. Detección de un campo magnético resultante de una bobina electromagnética ubicada fuera del cuerpo. La intensidad del campo varía con la distancia desde la bobina, por lo que la posición del sensor se puede calcular en función de su medición del campo magnético.
En el nuevo estudio, sus resultados han sido publicados en Electrónica de la naturaleza, los investigadores demostraron que podían usar esta tecnología para rastrear el sensor a medida que se movía a través del tracto digestivo de animales grandes. dijo el dispositivo Pueden ofrecer una alternativa a los procedimientos más invasivos, como la endoscopia, Actualmente se utiliza para diagnosticar trastornos del movimiento.
“Muchas personas en todo el mundo sufren de dismotilidad intestinal, o motilidad deficiente, y desarrollan una enfermedad La capacidad de monitorearlo sin tener que ir al hospital. Es realmente importante comprender lo que le está sucediendo al paciente, dice Giovanni Traverso, profesor asistente de ingeniería mecánica Carl Van Tassel del MIT y gastroenterólogo en el Brigham and Women’s Hospital.
Traverso es uno de los autores principales del nuevo estudio, junto con Azita Emami, profesora de ingeniería eléctrica y médica en Caltech, y Michael Shapiro, profesor de ingeniería química en Caltech e investigador del Instituto Médico Howard Hughes. Saransh Sharma, estudiante de posgrado en Caltech, y Khalil Ramadi, ex estudiante de posgrado y posdoctorado del MIT que ahora es profesor asistente de bioingeniería en la Universidad de Nueva York, son los autores principales de este artículo.
Los trastornos de la motilidad gastrointestinal, que afectan a aproximadamente 35 millones de estadounidenses, pueden ocurrir en cualquier parte del tracto digestivo, lo que hace que los alimentos no se muevan a través del tracto digestivo. Suele diagnosticarse mediante estudios de imagen nuclear o radiografías, o mediante la inserción de un catéter. Contienen transductores de presión que detectan las contracciones del tracto gastrointestinal.
Investigadores del Instituto Tecnológico de Massachusetts y el Instituto Tecnológico de California Querían encontrar una alternativa que fuera menos invasiva y pudiera realizarse en el domicilio del paciente. Su idea era desarrollar una cápsula que pudiera tragarse y luego enviar una señal que revelara su ubicación en el tracto digestivo, permitiendo a los médicos determinar qué parte del tracto está causando la lentitud y determinar la mejor manera de tratar al paciente.
desde casa
Para lograr esto, los investigadores aprovecharon el hecho de que, como era de esperar, el campo generado por una bobina electromagnética se vuelve más débil a medida que aumenta la distancia de la bobina. El sensor magnético que desarrollaron, que es lo suficientemente pequeño como para caber en una cápsula tragablemide el campo magnético circundante y usa esta información para calcular la distancia desde la bobina fuera del objeto.
«Debido a que el gradiente del campo magnético codifica de manera única las ubicaciones espaciales, estos pequeños dispositivos pueden diseñarse de tal manera que puedan detectar el campo magnético en sus propias ubicaciones. Después de que el dispositivo mide el campo, podemos volver a calcular cuál es la ubicación». del dispositivo”, dice Sharma
Para ubicar el dispositivo dentro del cuerpo, el sistema también incluye un segundo sensor que permanece fuera del cuerpo y actúa como punto de referencia. Este sensor puede pegarse a la piel y comparar la posición de este sensor con la posición del sensor dentro del cuerpo. Puede calcular con precisión dónde está el sensor. Digestión en el tracto gastrointestinal.
El sensor adaptable también incluye un transmisor inalámbrico que envía una medición de campo magnético a una computadora o teléfono inteligente cercano. La versión actual del sistema está diseñada para realizar una medición cada vez que un operador de radio recibe una señal inalámbrica desde un teléfono inteligente, pero también se puede programar para realizar mediciones a intervalos establecidos.
Nuestro sistema puede soportar Localice múltiples dispositivos al mismo tiempo sin comprometer la precisión. También tiene un amplio campo de visión, que es fundamental para los estudios en humanos y animales grandes», explica Emami.
La versión actual del sensor puede detectar un campo magnético de bobinas electromagnéticas dentro de una distancia de 60 cm o menos. Los investigadores prevén que las bobinas podrían colocarse en la mochila o chaqueta de un paciente, o incluso en la parte trasera de un inodoro, lo que permitiría que el sensor tragable tome medidas siempre que esté dentro del alcance de las bobinas.
Seguimiento de ubicación
El artículo también indica que los investigadores Probaron su nuevo sistema en un modelo animal grande, colocando la cápsula ingerible en el estómago. Luego controle su ubicación a medida que se mueve a través de su tracto digestivo en el transcurso de varios días.
En su primer experimento, los investigadores presentaron dos sensores magnéticos unidos entre sí por una pequeña varilla, por lo que sabían la distancia exacta entre ellos. Luego compararon sus medidas de campo magnético con esta distancia conocida y encontraron que Las medidas fueron precisas con una precisión de aproximadamente 2 milímetros.mucho mayor que la precisión de los sensores basados en campos magnéticos desarrollados anteriormente.
A continuación, los investigadores realizaron pruebas utilizando un solo sensor con un sensor externo adherido a la piel. Al medir la distancia de cada sensor a las bobinas, los investigadores demostraron que podían rastrear el sensor tragado a medida que viajaba desde el estómago hasta el colon y luego se excretaba. Los investigadores compararon la precisión de su estrategia con las mediciones de rayos X y encontraron que tenía una precisión de 5 a 10 milímetros.
«El uso de un sensor de referencia externo ayuda a resolver el problema de que cuando un animal o un ser humano está junto a las bobinas, existe la posibilidad de que no estén exactamente en la misma posición que la última vez. En ausencia de una radiografía, es es difícil rastrear exactamente dónde está esa cuenta, a menos que tenga una referencia estática que siempre esté en el mismo lugar», dice Gray.
Este tipo de observación puede facilitar que los médicos determinen qué parte del sistema digestivo está involucrada. Los investigadores dicen que retarda la digestión. «Creo que ser capaz de caracterizar el movimiento sin tener radiación o colocar un dispositivo más invasivo reduciría la barrera para evaluar a las personas», dice Traverso.
Los investigadores ahora esperan trabajar con colaboradores para desarrollar procesos de fabricación para el sistema y caracterizar aún más su desempeño en animales, con la esperanza de probarlo eventualmente en ensayos clínicos en humanos.
La investigación fue financiada por la Fundación Nacional de Ciencias, la Iniciativa de Innovación Rothenberg y el Instituto de Investigación Médica Heritage.
