Ερευνητές δημιούργησαν νέα καταπόσιμη ηλεκτρονική κάψουλα που μπορεί να παρακολουθεί ζωτικά σημεία του σώματος
Η κάψουλα, που έχει περίπου το μέγεθος μιας πολυβιταμίνης, χρησιμοποιεί ένα επιταχυνσιόμετρο για να μετρήσει τον ρυθμό αναπνοής και τον καρδιακό ρυθμό του ασθενούς. Εκτός από τη διάγνωση της υπνικής άπνοιας, η συσκευή θα μπορούσε επίσης να είναι χρήσιμη για την ανίχνευση υπερβολικής δόσης οπιοειδών σε άτομα υψηλού κινδύνου, λένε οι ερευνητές.
«Είναι μια συναρπαστική παρέμβαση για να βοηθήσει τους ανθρώπους να διαγνωστούν και στη συνέχεια να λάβουν την κατάλληλη θεραπεία εάν υποφέρουν από αποφρακτική άπνοια ύπνου», λέει ο Giovanni Traverso, αναπληρωτής καθηγητής μηχανολογίας στο MIT και γαστρεντερολόγος στο Brigham and Women's Hospital. «Η συσκευή έχει επίσης τη δυνατότητα για έγκαιρη ανίχνευση αλλαγών στην αναπνευστική κατάσταση, είτε είναι αποτέλεσμα οπιούχων είτε άλλων καταστάσεων που θα μπορούσαν να παρακολουθηθούν, όπως το άσθμα ή η χρόνια αποφρακτική πνευμονοπάθεια (ΧΑΠ).
Σε μια μελέτη με 10 ανθρώπους εθελοντές, οι ερευνητές έδειξαν ότι η κάψουλα μπορεί να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση ζωτικών σημείων και για την ανίχνευση επεισοδίων υπνικής άπνοιας, που συμβαίνουν όταν ο ασθενής σταματά επανειλημμένα και αρχίζει να αναπνέει κατά τη διάρκεια του ύπνου. Οι ασθενείς δεν εμφάνισαν ανεπιθύμητες ενέργειες από την κάψουλα, η οποία πέρασε ακίνδυνα από την πεπτική οδό.
Ο Traverso είναι ένας από τους ανώτερους συγγραφείς της μελέτης, μαζί με τον Robert Langer, καθηγητή του Ινστιτούτου MIT και μέλος του Ινστιτούτου Koch του MIT για την Ολοκληρωτική Έρευνα Καρκίνου. Victor Finomore, διευθυντής του Human Performance and Applied Neuroscience Research Center στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Δυτικής Βιρτζίνια. και ο Αλί Ρεζάι, διευθυντής του Ινστιτούτου Νευροεπιστήμης Ροκφέλερ στην Ιατρική Σχολή του Πανεπιστημίου της Δυτικής Βιρτζίνια. Το χαρτί εμφανίζεται σήμερα στο περιοδικό Device .
Μετρήσεις ζωτικών σημείων
Την τελευταία δεκαετία, οι Traverso και Langer ανέπτυξαν μια σειρά από καταπόσιμους αισθητήρες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την παρακολούθηση ζωτικών σημείων και τη διάγνωση διαταραχών του γαστρεντερικού σωλήνα, όπως η γαστρεντερική επιβράδυνση και οι φλεγμονώδεις ασθένειες του εντέρου.
Αυτή η νέα μελέτη επικεντρώθηκε στη μέτρηση ζωτικών σημείων, χρησιμοποιώντας μια κάψουλα που αναπτύχθηκε από την Celero Systems που περιλαμβάνει ένα επιταχυνσιόμετρο που ανιχνεύει ελαφρές κινήσεις που δημιουργούνται από τον χτύπημα της καρδιάς και την επέκταση των πνευμόνων. Η κάψουλα περιέχει επίσης δύο μικρές μπαταρίες και μια ασύρματη κεραία που μεταδίδει δεδομένα σε μια εξωτερική συσκευή όπως ένα φορητό υπολογιστή.
Σε δοκιμές σε ζωικό μοντέλο, οι ερευνητές διαπίστωσαν ότι αυτή η κάψουλα μπορούσε να μετρήσει με ακρίβεια τον ρυθμό αναπνοής και τον καρδιακό ρυθμό. Σε ένα πείραμα, έδειξαν ότι ο αισθητήρας μπορούσε να ανιχνεύσει την καταστολή του ρυθμού αναπνοής που προέκυψε από μια μεγάλη δόση φαιντανύλης, ενός οπιοειδούς ναρκωτικού.
Βασιζόμενοι σε αυτά τα αποτελέσματα, οι ερευνητές αποφάσισαν να δοκιμάσουν περαιτέρω την κάψουλα σε μια κλινική δοκιμή στο Ινστιτούτο Νευροεπιστήμης Rockefeller University της Δυτικής Βιρτζίνια. Δέκα ασθενείς που συμμετείχαν στη μελέτη παρακολουθήθηκαν χρησιμοποιώντας την καταπόσιμη κάψουλα και αυτοί οι ασθενείς συνδέθηκαν επίσης με τους αισθητήρες που χρησιμοποιούνται συνήθως για την παρακολούθηση του ύπνου, ώστε οι ερευνητές να μπορούν να συγκρίνουν μετρήσεις και από τους δύο τύπους αισθητήρων.
Οι ερευνητές ανακάλυψαν ότι ο αισθητήρας τους που καταπίνεται ήταν σε θέση να μετρήσει με ακρίβεια τόσο τον ρυθμό της αναπνοής όσο και τον καρδιακό ρυθμό, ενώ εντόπισε επίσης ένα επεισόδιο άπνοιας ύπνου που βίωσε ένας από τους ασθενείς.
«Αυτό που μπορέσαμε να δείξουμε είναι ότι χρησιμοποιώντας την κάψουλα, μπορούσαμε να συλλάβουμε δεδομένα που ταιριάζουν με αυτά που θα καταγράφουν οι παραδοσιακοί διαδερμικοί αισθητήρες», λέει ο Traverso. «Παρατηρήσαμε επίσης ότι η κάψουλα μπορούσε να ανιχνεύσει άπνοια και αυτό επιβεβαιώθηκε με τα τυπικά συστήματα παρακολούθησης που είναι διαθέσιμα στο εργαστήριο ύπνου».
Σε αυτή τη μελέτη, οι ερευνητές παρακολούθησαν τα σήματα που εκπέμπονται από την κάψουλα ενώ βρισκόταν στο στομάχι, αλλά σε μια προηγούμενη μελέτη, έδειξαν ότι τα ζωτικά σημεία μπορούν επίσης να μετρηθούν από άλλα μέρη του γαστρεντερικού σωλήνα.
«Το στομάχι προσφέρει γενικά μερικά από τα καλύτερα σήματα, κυρίως επειδή είναι κοντά στην καρδιά και τους πνεύμονες, αλλά γνωρίζουμε ότι μπορούμε να τα αισθανθούμε και αλλού», λέει ο Traverso.
Κανένας από τους ασθενείς δεν ανέφερε καμία ενόχληση ή βλάβη από την κάψουλα. Η ακτινογραφία που διενεργήθηκε 14 ημέρες μετά την κατάποση των καψουλών αποκάλυψε ότι όλες είχαν περάσει από το σώμα των ασθενών. Η προηγούμενη εργασία της ερευνητικής ομάδας έδειξε ότι αντικείμενα παρόμοιου μεγέθους συνήθως μετακινούνται μέσω του πεπτικού σωλήνα σε λίγο περισσότερο από μία ημέρα.
Στενή παρακολούθηση
Οι ερευνητές οραματίζονται ότι αυτό το είδος αισθητήρα θα μπορούσε να χρησιμοποιηθεί για τη διάγνωση της άπνοιας ύπνου με λιγότερο παρεμβατικό τρόπο από τους αισθητήρες που βασίζονται στο δέρμα που χρησιμοποιούνται τώρα. Θα μπορούσε επίσης να χρησιμοποιηθεί για την παρακολούθηση ασθενών όταν ξεκινούν θεραπεία για άπνοια, για να βεβαιωθείτε ότι οι θεραπείες είναι αποτελεσματικές.
Η Celero Systems, μια εταιρεία που ιδρύθηκε από τους Traverso, Langer, Jeremy Ruskin, καθηγητή ιατρικής στην Ιατρική Σχολή του Χάρβαρντ και τον Benjamin Pless, τώρα διευθύνοντα σύμβουλο της εταιρείας, τώρα εργάζεται σε αισθητήρες που θα μπορούσαν να χρησιμοποιηθούν για την ανίχνευση υπνικής άπνοιας ή υπερβολικής δόσης οπιοειδών.
«Γνωρίζουμε ότι τα άτομα που είχαν υπερδοσολογία διατρέχουν μεγαλύτερο κίνδυνο υποτροπής, επομένως αυτά τα άτομα θα μπορούσαν να παρακολουθούνται πιο στενά, ώστε σε περίπτωση άλλης υπερβολικής δόσης, κάποιος να τους βοηθήσει», λέει ο Traverso.
Σε μελλοντική εργασία, οι ερευνητές ελπίζουν να ενσωματώσουν έναν παράγοντα αντιστροφής της υπερβολικής δόσης όπως η ναλμεφένη στη συσκευή, έτσι ώστε η απελευθέρωση του φαρμάκου να ενεργοποιείται όταν ο ρυθμός αναπνοής του ατόμου επιβραδύνεται ή διακόπτεται. Εργάζονται επίσης σε στρατηγικές για να επιμηκύνουν το χρόνο που οι κάψουλες θα μπορούσαν να παραμείνουν στο στομάχι.
Πηγή: το Ινστιτούτο Τεχνολογίας της Μασαχουσέτης
