Пищевой датчик может помочь врачам выявить проблемы с желудочно-кишечным трактом

Изображения для загрузки на веб-сайте офиса новостей MIT предоставляются некоммерческим организациям, прессе и широкой публике в соответствии с некоммерческой лицензией Creative Commons «С указанием авторства». Вы не можете изменять предоставленные изображения, кроме как обрезать их до нужного размера. При воспроизведении изображений необходимо использовать кредитную линию; если оно не указано ниже, укажите авторство изображений в «MIT».

Предыдущее изображение Следующее изображение

Инженеры из Массачусетского технологического института и Калифорнийского технологического института продемонстрировали проглатываемый датчик, местоположение которого можно отслеживать по мере его продвижения по пищеварительному тракту. Это достижение может помочь врачам легче диагностировать нарушения моторики желудочно-кишечного тракта, такие как запор, гастроэзофагеальная рефлюксная болезнь и гастропарез.

Крошечный датчик работает, обнаруживая магнитное поле, создаваемое электромагнитной катушкой, расположенной снаружи тела. Сила поля меняется в зависимости от расстояния от катушки, поэтому положение датчика можно рассчитать на основе измерения магнитного поля.

В новом исследовании исследователи показали, что они могут использовать эту технологию для отслеживания датчика, когда он перемещается по пищеварительному тракту крупных животных. Такое устройство может стать альтернативой более инвазивным процедурам, таким как эндоскопия, которые в настоящее время используются для диагностики нарушений моторики.

«Многие люди во всем мире страдают от нарушения или плохой моторики желудочно-кишечного тракта, и возможность контролировать моторику желудочно-кишечного тракта без необходимости обращаться в больницу важна для того, чтобы действительно понять, что происходит с пациентом», — говорит Джованни Траверсо, доцент кафедры инженер-механик в Массачусетском технологическом институте и гастроэнтеролог в Бригаме и женской больнице.

Траверсо является одним из старших авторов нового исследования, наряду с Азитой Эмами, профессором электротехники и медицинской инженерии в Калифорнийском технологическом институте, и Михаилом Шапиро, профессором химического машиностроения в Калифорнийском технологическом институте и исследователем Медицинского института Говарда Хьюза. Саранш Шарма, аспирант Калифорнийского технологического института, и Халил Рамади С.М. '16, доктор философии'19, выпускник факультета машиностроения и программы Гарвардского технологического института в области медицинских наук и технологий, который сейчас является доцентом кафедры биоинженерии в Нью-Йорке. Университета, являются ведущими авторами статьи, которая сегодня опубликована в журнале Nature Electronics.

Магнитный датчик

Нарушения моторики желудочно-кишечного тракта, от которых страдают около 35 миллионов американцев, могут возникать в любой части пищеварительного тракта, что приводит к нарушению прохождения пищи по тракту. Их обычно диагностируют с помощью ядерной визуализации или рентгена или путем введения катетеров, содержащих датчики давления, которые определяют сокращения желудочно-кишечного тракта.

Исследователи Массачусетского технологического института и Калифорнийского технологического института хотели придумать альтернативу, которая была бы менее инвазивной и могла бы проводиться на дому у пациента. Их идея заключалась в том, чтобы разработать капсулу, которую можно было бы проглотить, а затем послать сигнал, указывающий, где она находится в желудочно-кишечном тракте, что позволило бы врачам определить, какая часть тракта вызывает замедление, и лучше определить, как лечить состояние пациента.

Чтобы добиться этого, исследователи воспользовались тем фактом, что поле, создаваемое электромагнитной катушкой, предсказуемым образом становится слабее по мере увеличения расстояния от катушки. Разработанный ими магнитный датчик, достаточно малый, чтобы поместиться в проглатываемую капсулу, измеряет окружающее магнитное поле и использует эту информацию для расчета расстояния до катушки, расположенной вне тела.

«Поскольку градиент магнитного поля уникальным образом кодирует пространственные положения, эти небольшие устройства можно спроектировать таким образом, чтобы они могли воспринимать магнитное поле в соответствующих местах», — говорит Шарма. «После того, как устройство измерит поле, мы сможем вычислить местоположение устройства».

Чтобы точно определить местоположение устройства внутри тела, система также включает в себя второй датчик, который остается снаружи тела и действует как ориентир. Этот датчик можно прикрепить к коже, и, сравнив положение этого датчика с положением датчика внутри тела, исследователи смогут точно рассчитать, где в желудочно-кишечном тракте находится датчик приема внутрь.