Un equipo de investigadores ha desarrollado un wearable sistema no invasivo para monitorear 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 durante períodos de tiempo más prolongados 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 pequeños electrodos portátiles, 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 métodos de vanguardia. que son invasivos, incluido un catéter insertado a través de la nariz del paciente. También encontraron que la actividad eléctrica del estómago cambia no solo alrededor de las comidas, pero también durante el sueño, siguiendo su propio ritmo circadiano.

"Creemos que nuestro sistema generará un nuevo tipo de medicina, donde un gastroenterólogo puede ver rápidamente dónde y cuándo una parte del tracto gastrointestinal muestra ritmos anormales y, como resultado, hacer más precisos, diagnósticos más rápidos y personalizados, "dijo Armen Gharibans, primer autor del artículo e investigador postdoctoral en bioingeniería en la Universidad de California en San Diego.

Todd Coleman, el autor correspondiente del artículo y profesor de bioingeniería de UC San Diego, está de acuerdo.

"Este trabajo abre la puerta a monitorear con precisión la actividad dinámica del sistema GI, ", dijo." Hasta ahora, fue bastante difícil medir con precisión los patrones eléctricos de la actividad del estómago de manera continua, fuera de un entorno clínico. De aquí en adelante, podremos observar patrones y analizarlos tanto en personas sanas como enfermas a medida que avanzan en su vida diaria ".

Los médicos involucrados en el estudio dicen que el dispositivo satisface una necesidad clínica insatisfecha.

"Esto nos ayudará a determinar si el estómago está funcionando correctamente durante las comidas y, lo que es más importante, cuando los pacientes experimenten síntomas como náuseas y dolor abdominal. "dijo el Dr. David Kunkel, uno de los coautores del artículo y gastroenterólogo de 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 UC Berkeley.

Mejores algoritmos

El mayor desafío de los investigadores fue diseñar algoritmos que reconozcan y aumenten las señales eléctricas del estómago en medio de ruidos y artefactos. Esto es especialmente difícil de hacer porque las señales eléctricas del estómago son 10 veces más débiles que las del corazón. haciéndolos más difíciles de capturar y analizar.

Los investigadores aprovecharon la experiencia en procesamiento de señales del grupo de investigación de Coleman para desarrollar una sofisticada canalización algorítmica que puede limpiar los datos y separar la actividad de los músculos abdominales (por ejemplo, cuando una persona camina). latidos del corazón y actividad gástrica, en diferentes bandas de señales que 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 utiliza electrodos estándar que se utilizan en electrocardiogramas. La electrónica y la batería están en una caja impresa en 3D y conectadas a los electrodos, que encajan en el abdomen de una persona justo por encima del 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 clínicos de oro para monitorear objetivamente la actividad del tracto gastrointestinal. El 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 sólidos y confiables.

"He estado practicando gastroenterología pediátrica y atendiendo a 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 discutir los beneficios de realizar 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 trastornos gastrointestinales funcionales y de la motilidad, "El Dr. Mousa agregó." Proporciona la información sin necesidad de sedación y ofrece la flexibilidad de monitorear a los niños mientras continúan con sus actividades diarias. Este procedimiento permite la conveniencia sin comprometer la precisión. Además, ofrece la opción de evaluar la respuesta cerebro-intestinal a las intervenciones terapéuticas, incluida la biorretroalimentación y la neuromodulación ".

El sistema está actualmente emparejado con una aplicación de teléfono inteligente que permite a los pacientes registrar sus comidas, dormir 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 en tiempo real.

"Esto es análogo a pasar de los operadores de centralita directamente a los teléfonos inteligentes para gastroenterología, "Dijo Smarr.