Il dispositivo stampato in 3D in grado di valutare la motilità intestinale

Problemi gastrointestinali come lo svuotamento ritardato dello stomaco sono comuni nei pazienti con patologie come il diabete e il morbo di Parkinson e il dispositivo sviluppato dai ricercatori dell’Università della California di San Diego , dell’Università della California di Berkeley e del  Rady Children’s Hospital  ed è progettato per tracciare tali problemi monitorando l’attività elettrica nello stomaco nell’arco di 24 ore. La scatola stampata in 3D è collegata a 10 elettrodi da indossare che si attaccano allo stomaco del paziente e consente di monitorare l’attività gastrointestinale al di fuori di un contesto clinico, riducendo i costi e aumentando la probabilità di catturare eventi anormali.
Il dispositivo è stato testato su 11 bambini e un adulto e i dati raccolti erano paragonabili ai metodi più invasivi utilizzati in ambito clinico. Sono stati raccolti anche altri risultati, come il fatto che l’attività elettrica dello stomaco cambia non solo durante i pasti, ma durante il sonno.

“Pensiamo che il nostro sistema innescherà un nuovo tipo di medicina, in cui un gastroenterologo può vedere rapidamente dove e quando una parte del tratto gastrointestinale mostra ritmi anomali e, di conseguenza, rendere più accurate, più veloci e personalizzate le diagnosi”, ha detto Armen Gharibans, ricercatore post-dottorato in bioingegneria presso UC San Diego.
“Questo lavoro apre la porta controllando accuratamente l’attività dinamica del sistema di GI”, ha aggiunto il professore di Bioingegneria Todd Coleman. “Fino ad ora, era abbastanza difficile misurare con precisione i modelli elettrici dell’attività dello stomaco in modo continuo, al di fuori di un contesto clinico. D’ora in poi, saremo in grado di osservare gli schemi e analizzarli sia nelle persone sane che in quelle malate mentre fanno la loro vita quotidiana. ”
La sfida più grande è stata quella di progettare algoritmi che riconoscano e amplificano i segnali elettrici dello stomaco tra altri disturbi, il che è difficile perché i segnali elettrici dello stomaco sono 10 volte più deboli di quelli del cuore. I ricercatori sono stati in grado di sviluppare algoritmi che separavano questi segnali da altre cose come l’attività dei muscoli addominali e i battiti del cuore. Il dispositivo è costituito da componenti elettronici già utilizzati negli elettrocardiogrammi; l’elettronica e la batteria sono quindi racchiuse in una scatola stampata in 3D e attaccate all’addome del paziente mediante elettrodi.

I ricercatori hanno lavorato con il Dr. Hayat Mousa per testare il dispositivo su 11 pazienti pediatrici all’ospedale pediatrico Rady di San Diego. Questi pazienti avevano subito un processo chiamato manometria, che comporta l’inserimento di un catetere attraverso il naso per misurare la pressione in vari punti dello stomaco. I test hanno dimostrato che il monitoraggio meno invasivo con la scatola stampata in 3D ha prodotto risultati altrettanto affidabili.

“Ho praticato la gastroenterologia pediatrica e mi sono preso cura dei pazienti per 20 anni. L’unico metodo per valutare la motilità gastrointestinale consiste nel posizionare i cateteri della motilità nei tratti gastrointestinali mentre i bambini sono sedati o in anestesia generale “, ha affermato il dott. Mousa. “È stato un lungo viaggio a discutere i vantaggi di fare una procedura così invasiva con i miei pazienti e le loro famiglie. La mia sfida è sempre stata trovare un test che offra una valutazione non invasiva del sistema nervoso enterico e della sua connessione con la funzione cerebrale.

“La tecnica delineata in questo documento è il modo migliore per valutare i bambini con disturbi della motilità e dei GI funzionali. Fornisce le informazioni senza necessità di sedazione e offre la flessibilità per monitorare i bambini mentre continuano le loro attività quotidiane. Questa procedura consente la praticità senza compromettere la precisione. Inoltre, offre la possibilità di valutare la risposta del cervello-intestino agli interventi terapeutici incluso il biofeedback e la neuromodulazione. ”

Il dispositivo è abbinato a un’app per smartphone che consente ai pazienti di registrare i pasti, il sonno e altre attività. Anche le persone sane possono trarre beneficio dal dispositivo, come gli atleti che cercano di capire il momento migliore per i pasti e le donne incinte che soffrono di bruciore di stomaco.

“Le modifiche alla digestione e alla salute gastrica sono le caratteristiche di due processi sottostimati: invecchiamento e gravidanza”, ha detto Benjamin Smarr, un cronobiologo dell’UC Berkeley. “Una delle nostre speranze è che questa tecnologia ci consenta di quantificare i cambiamenti che avvengono durante questi periodi critici della vita. Colpiscono la stragrande maggioranza dell’umanità e ora sarà possibile studiare cosa sta succedendo e costruire applicazioni mediche predittive e predittive basate sul superamento dei brutti cambiamenti “.
La ricerca è stata pubblicata in un articolo intitolato “Metodologia di rifiuto degli artefatti consente di misurare in modo continuo e non invasivo l’attività mioelettrica gastrica in soggetti ambulatoriali” .

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