Ученые разработали систему, точно определяющую положение пищи в желудочно-кишечном тракте. Она состоит из электромагнитной катушки, которая создает магнитное поле, проглатываемого датчика, который фиксирует это поле и передает значения на компьютер, и контролирующего второго датчика. По величине магнитного поля, которое засек первый датчик, можно точно определить его положение. Разработанный прибор позволит количественно оценивать время прохождения пищи по желудочно-кишечному тракту, точно определять степень терапевтического вмешательства и минимизировать инвазивные процедуры. Результаты исследования опубликованы в журнале Nature Electronics.
Сегодня около трети населения мира страдают желудочно-кишечными заболеваниями. При этом часть из них, например гастропарез, кишечная непроходимость и запор, возникают при нарушении волнообразных сокращений (перистальтики) стенок пищеварительного тракта. При гастропарезе, например, снижается сократительная активность мышечной стенки желудка. При желудочно-кишечных заболеваниях особенно важно отслеживать прохождение пищи по пищеварительному тракту, так как этот процесс нарушается: он либо ускоряется, либо замедляется. В таких случаях врачи используют потенциально опасное рентгеновское излучение или некомфортную для пациента эндоскопию, при которой камера на шланге вводится через рот.
Американские ученые разработали небольшие капсулы, позволяющие точно оценивать положение пищи и лекарств в пищеварительном тракте и не доставлять неудобств человеку. Для этого исследователи разработали систему, состоящую из трех компонентов: электромагнитной катушки и двух датчиков.
Катушка генерировала магнитное поле, которое охватывало весь желудочно-кишечный тракт. Сила поля уменьшалась по мере удаления от катушки. Так каждой точке в пространстве соответствовала определенная величина магнитного поля. Датчик, который должен проглатывать человек, фиксировал значения магнитного поля по трем осям X, Y, Z и передавал их с помощью Bluetooth на компьютер или смартфон. Компьютер сопоставлял полученные данные с информацией от второго датчика, остающегося снаружи и играющего роль контроля. По силе магнитного сигнала можно рассчитать положение датчика в теле человека в режиме реального времени.
Ученые назвали свое устройство проглатываемым микроприбором для анатомического картирования желудочно-кишечного тракта (iMAG). Исследователи протестировали датчик в разных средах, имитирующих жидкости пищеварительного тракта человека. Если датчик опускали в 250 мл свиного желудочного сока, связь с ним сохранялась на расстоянии более одного метра. Также авторы оценили дальность связи в организме. Датчик помещали в желудок свиньи, и он также продолжал работать на расстоянии более одного метра. При этом положение датчика фиксировалось с точностью в 1,5 мм, что оказалось выше разрешения ранее разработанных датчиков на основе магнитного поля.
iMAG может быть легко установлен в неклинических условиях, например на куртках или рюкзаках, что позволит проводить исследования пациента в режиме реального времени, не нарушая повседневной деятельности человека. Новый прибор потенциально может использоваться для контроля приема лекарств и их перемещения по пищеварительному тракту, для картирования желудочно-кишечного тракта пациента и назначения правильного лечения. Это способ менее инвазивен, чем эндоскопия, и более безопасен, чем рентген, а следовательно, будет более комфортным для пациента.
«Умная таблетка, разработанная нашей командой, представляет собой более доступный и эффективный подход к оценке перистальтики желудочно-кишечного тракта, который может принести пользу как пациентам, так и медицинским работникам. Это новый рубеж для медицинской диагностики и лечения, основанного на фактических данных. При дальнейших исследованиях и доработках он может революционизировать способы решения проблем со здоровьем, которые затрагивают миллионы людей во всем мире», — рассказывают авторы исследования.
Автор: Анна Дегтярь.
Подписывайтесь на InScience.News в социальных сетях: ВКонтакте, Telegram, Одноклассники.
