Uma equipe de pesquisadores desenvolveu um wearable, sistema não invasivo para monitorar a atividade elétrica no estômago durante 24 horas - essencialmente um eletrocardiograma, mas para o trato gastrointestinal (GI).

As aplicações incluem o monitoramento da atividade GI para pacientes fora de um ambiente clínico, o que reduz custos. O monitoramento por longos períodos de tempo também aumenta a probabilidade de captura de eventos anormais.

Os pesquisadores detalham suas descobertas na edição de 22 de março do periódico de acesso aberto da Nature Relatórios Científicos .

A equipe testou o dispositivo, uma caixa portátil impressa em 3D conectada a 10 pequenos eletrodos vestíveis, em 11 crianças e um voluntário adulto. Eles descobriram que os dados coletados com o sistema vestível eram comparáveis ​​aos dados coletados na clínica com métodos de última geração, que são invasivos - incluindo um cateter inserido pelo nariz do paciente. Eles também descobriram que a atividade elétrica do estômago muda não apenas em torno das refeições, mas também durante o sono, seguindo seu próprio ritmo circadiano.

"Achamos que nosso sistema vai desencadear um novo tipo de medicina, onde um gastroenterologista pode ver rapidamente onde e quando uma parte do trato gastrointestinal está apresentando ritmos anormais e, como resultado, tornar mais preciso, diagnósticos mais rápidos e personalizados, "disse Armen Gharibans, o primeiro autor do artigo e pesquisador de pós-doutorado em bioengenharia na Universidade da Califórnia em San Diego.

Todd Coleman, o autor correspondente do artigo e professor de bioengenharia da UC San Diego, concorda.

"Este trabalho abre a porta para monitorar com precisão a atividade dinâmica do sistema GI, "disse ele." Até agora, foi bastante desafiador medir com precisão os padrões elétricos da atividade estomacal de maneira contínua, fora de um ambiente clínico. De agora em diante, seremos capazes de observar padrões e analisá-los tanto em pessoas saudáveis ​​quanto em pessoas indispostas, à medida que realizam suas vidas diárias. "

Os médicos envolvidos no estudo dizem que o dispositivo atende a uma necessidade clínica não atendida.

"Isso nos ajudará a determinar se o estômago está funcionando corretamente durante as refeições e - o mais importante - quando os pacientes apresentam sintomas como náuseas e dor de barriga, "disse o Dr. David Kunkel, um dos co-autores do artigo e gastroenterologista da UC San Diego Health.

A descoberta foi possível porque engenheiros e médicos se uniram para trabalhar no problema, disse Benjamin Smarr, um dos co-autores do artigo e cronobiologista da UC Berkeley.

Melhores algoritmos

O maior desafio dos pesquisadores foi projetar algoritmos que reconhecem e aumentam os sinais elétricos do estômago em meio a ruídos e artefatos. Isso é especialmente difícil de fazer porque os sinais elétricos do estômago são 10 vezes mais fracos do que os do coração, tornando-os mais difíceis de capturar e analisar.

Os pesquisadores aproveitaram a experiência em processamento de sinal do grupo de pesquisa de Coleman para desenvolver um sofisticado canal algorítmico que pode limpar os dados e separar a atividade muscular abdominal (por exemplo, quando uma pessoa anda), batimentos cardíacos e atividade gástrica, em diferentes bandas de sinais que não se sobrepõem. Como resultado, os médicos podem examinar cada sinal individualmente e compará-lo a outros.

O dispositivo e o teste

O próprio dispositivo usa eletrodos prontos para uso em eletrocardiogramas. A eletrônica e a bateria são embaladas em uma caixa impressa em 3D e conectadas aos eletrodos, que se encaixam no abdômen de uma pessoa, logo acima do estômago.

Os pesquisadores trabalharam com o Dr. Hayat Mousa e testaram o dispositivo em 11 pacientes pediátricos no Rady Children's Hospital, em San Diego. Esses pacientes foram submetidos a um procedimento invasivo chamado manometria, um dos dois padrões de ouro clínicos para monitorar objetivamente a atividade do trato gastrointestinal. O procedimento requer o uso de um cateter inserido pelo nariz para medir a pressão em vários pontos dentro do estômago. A comparação dos dois métodos mostrou que os dados coletados pelo dispositivo vestível eram robustos e confiáveis.

"Venho praticando gastroenterologia pediátrica e cuidando de pacientes há 20 anos, "Dr. Mousa disse." O único método para avaliar a motilidade gastrointestinal envolve a colocação de cateteres de motilidade nos tratos gastrointestinais enquanto as crianças estão sedadas ou sob anestesia geral. Foi uma longa jornada discutir os benefícios de fazer um procedimento tão invasivo com meus pacientes e suas famílias. Meu desafio sempre foi encontrar um teste que oferecesse uma avaliação não invasiva do sistema nervoso entérico e sua conexão com a função cerebral. "

"A técnica descrita neste artigo é a melhor maneira de avaliar crianças com motilidade e distúrbios gastrointestinais funcionais, "Dr. Mousa acrescentou." Ele fornece as informações sem a necessidade de sedação e oferece a flexibilidade para monitorar as crianças enquanto elas continuam suas atividades diárias. Este procedimento permite conveniência sem comprometer a precisão. Além disso, oferece a opção de avaliar a resposta cérebro-intestino a intervenções terapêuticas, incluindo biofeedback e neuromodulação. "

O sistema está atualmente emparelhado com um aplicativo de smartphone que permite que os pacientes registrem suas refeições, sono e outras atividades. O objetivo de longo prazo é projetar um aplicativo que permita que pacientes e médicos vejam os dados coletados pelo dispositivo em tempo real.

"Isso é análogo a ir de operadoras de mesa diretamente para telefones inteligentes para gastroenterologia, "Smarr disse.