Un equipo de investigadores ha desarrollado un sistema portátil y no invasivo para controlar la actividad eléctrica en el estómago durante 24 horas, esencialmente un electrocardiograma pero para el tracto gastrointestinal GI.
Las aplicaciones incluyen el monitoreo de la actividad gastrointestinal para pacientes fuera de un entorno clínico, lo que reduce los costos. El monitoreo por períodos más largos también aumenta la probabilidad de capturar eventos anormales.
Los investigadores detallan sus hallazgos en la edición del 22 de marzo de la revista de acceso abierto de Nature Informes científicos .
El equipo probó el dispositivo, una caja portátil impresa en 3D conectada a 10 electrodos portátiles pequeños, en 11 niños y un voluntario adulto. Descubrieron que los datos recopilados con el sistema portátil eran comparables a los datos recopilados en la clínica con estado demétodos de vanguardia, que son invasivos, incluido un catéter insertado a través de la nariz del paciente. También descubrieron que la actividad eléctrica del estómago cambia no solo alrededor de las comidas, sino también durante el sueño, siguiendo su propio ritmo circadiano.
"Creemos que nuestro sistema generará un nuevo tipo de medicamento, donde un gastroenterólogo puede ver rápidamente dónde y cuándo una parte del tracto gastrointestinal muestra ritmos anormales y, como resultado, hace diagnósticos más precisos, rápidos y personalizados", dijo ArmenGharibans, primer autor del artículo e investigador postdoctoral de bioingeniería en la Universidad de California en San Diego.
Todd Coleman, autor correspondiente del artículo y profesor de bioingeniería de UC San Diego, está de acuerdo.
"Este trabajo abre la puerta monitoreando con precisión la actividad dinámica del sistema GI", dijo. "Hasta ahora, era bastante difícil medir con precisión los patrones eléctricos de la actividad estomacal de manera continua, fuera de un entorno clínico".De ahora en adelante, podremos observar patrones y analizarlos tanto en personas sanas como en personas enfermas a medida que avanzan en su vida cotidiana ".
Los médicos involucrados en el estudio dicen que el dispositivo satisface una necesidad clínica insatisfecha.
"Esto nos ayudará a determinar si el estómago funciona correctamente durante las comidas y, lo más importante, cuando los pacientes experimentan síntomas como náuseas y dolor de estómago", dijo el Dr. David Kunkel, uno de los coautores del artículo yun gastroenterólogo en UC San Diego Health.
El avance fue posible porque ingenieros y médicos se unieron para trabajar en el problema, dijo Benjamin Smarr, uno de los coautores del artículo y cronobiólogo de la Universidad de California en Berkeley.
mejores algoritmos
El mayor desafío de los investigadores fue diseñar algoritmos que reconozcan y aumenten las señales eléctricas del estómago en medio del ruido y los artefactos. Esto es especialmente difícil de hacer porque las señales eléctricas del estómago son 10 veces más débiles que las del corazón, lo que dificulta su captura y análisis.
Los investigadores aprovecharon la experiencia en el procesamiento de señales en el grupo de investigación de Coleman para desarrollar una tubería algorítmica sofisticada que puede limpiar los datos y separar la actividad muscular abdominal por ejemplo, cuando una persona camina, latidos cardíacos y actividad gástrica, en diferentes bandas de señalesque no se superponen. Como resultado, los médicos pueden examinar cada señal individualmente y compararla con otras.
El dispositivo y las pruebas
El dispositivo en sí usa electrodos listos para usar utilizados en electrocardiogramas. La electrónica y la batería están encerradas en una caja impresa en 3D y conectadas a los electrodos, que se ajustan al abdomen de una persona justo sobre el estómago.
Los investigadores trabajaron con el Dr. Hayat Mousa y probaron el dispositivo en 11 pacientes pediátricos en el Rady Children's Hospital en San Diego. Estos pacientes habían sido sometidos a un procedimiento invasivo llamado manometría, uno de los dos estándares de oro clínicos para monitorear objetivamente la actividad del tracto gastrointestinalEl procedimiento requiere el uso de un catéter insertado a través de la nariz para medir la presión en varios puntos dentro del estómago. La comparación de los dos métodos mostró que los datos recopilados por el dispositivo portátil eran robustos y confiables.
"He estado practicando gastroenterología pediátrica y atendiendo pacientes durante 20 años", dijo el Dr. Mousa. "El único método para evaluar la motilidad gastrointestinal consiste en colocar catéteres de motilidad en el tracto gastrointestinal mientras los niños están sedados o bajo anestesia general.ha sido un largo viaje discutiendo los beneficios de hacer un procedimiento tan invasivo con mis pacientes y sus familias. Mi desafío siempre ha sido encontrar una prueba que ofrezca una evaluación no invasiva del sistema nervioso entérico y su conexión con la función cerebral ".
"La técnica descrita en este documento es la mejor manera de evaluar a los niños con motilidad y trastornos gastrointestinales funcionales", agregó el Dr. Mousa. "Proporciona la información sin necesidad de sedación y ofrece la flexibilidad para controlar a los niños mientras continúan suactividades diarias. Este procedimiento permite la comodidad sin comprometer la precisión. Además, ofrece la opción de evaluar la respuesta del intestino encefálico a las intervenciones terapéuticas, incluyendo la biorretroalimentación y la neuromodulación "
El sistema está actualmente emparejado con una aplicación de teléfono inteligente que permite a los pacientes registrar sus comidas, sueño y otras actividades. El objetivo a largo plazo es diseñar una aplicación que permita a los pacientes y médicos ver los datos recopilados por el dispositivo entiempo real.
"Esto es análogo a pasar de los operadores de centralitas directamente a los teléfonos inteligentes para la gastroenterología", dijo Smarr.
Los problemas gastrointestinales, como el vaciado tardío del estómago, son comunes en pacientes con diabetes y Parkinson. Esta tecnología podría mejorar el manejo de estas afecciones.
Las personas sanas también podrían beneficiarse del uso del dispositivo. Por ejemplo, los atletas competitivos y sus entrenadores podrían monitorear la actividad gastrointestinal para determinar el mejor momento para las comidas, especialmente mientras viajan a través de diferentes zonas horarias. Mujeres embarazadas que sufren de acidez estomacal y otros problemas gastrointestinalespodría usarlo para monitorear la actividad del estómago antes, durante y después de las comidas, como lo harían los ancianos. "Los cambios en la digestión y la salud gástrica son características de dos procesos poco estudiados: envejecimiento y embarazo", dijo Smarr de UC Berkeley. "Una de nuestras esperanzas esque esta tecnología nos permitirá cuantificar los cambios que ocurren durante estos períodos críticos de la vida. Afectan a la gran mayoría de la humanidad, y ahora será posible estudiar lo que está sucediendo y crear aplicaciones médicas personales predictivas basadas en adelantarsemalos cambios "
La investigación fue financiada por Larry Smarr, profesor de UC San Diego en el Departamento de Ciencias de la Computación e Ingeniería y director fundador del Instituto de Telecomunicaciones y Tecnología de la Información de California o Calit2, a través de sus fondos presidenciales Harry E. Gruber.
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Materiales proporcionado por Universidad de California - San Diego . Nota: El contenido puede ser editado por estilo y longitud.
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