Un sensore ingeribile potrebbe aiutare i medici a individuare i problemi gastrointestinali

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Gli ingegneri del MIT e del Caltech hanno dimostrato un sensore ingeribile la cui posizione può essere monitorata mentre si muove attraverso il tratto digestivo, un progresso che potrebbe aiutare i medici a diagnosticare più facilmente i disturbi della motilità gastrointestinale come stitichezza, malattia da reflusso gastroesofageo e gastroparesi.

Il minuscolo sensore funziona rilevando un campo magnetico prodotto da una bobina elettromagnetica situata all'esterno del corpo. L'intensità del campo varia con la distanza dalla bobina, quindi la posizione del sensore può essere calcolata in base alla misurazione del campo magnetico.

Nel nuovo studio, i ricercatori hanno dimostrato di poter utilizzare questa tecnologia per tracciare il sensore mentre si muove attraverso il tratto digestivo di animali di grandi dimensioni. Un dispositivo di questo tipo potrebbe offrire un’alternativa alle procedure più invasive, come l’endoscopia, attualmente utilizzate per diagnosticare i disturbi della motilità.

"Molte persone in tutto il mondo soffrono di dismotilità gastrointestinale o scarsa motilità, e avere la possibilità di monitorare la motilità gastrointestinale senza dover andare in ospedale è importante per capire veramente cosa sta succedendo a un paziente", afferma Giovanni Traverso, professore associato di ingegnere meccanico al MIT e gastroenterologo al Brigham and Women's Hospital.

Traverso è uno degli autori senior del nuovo studio, insieme ad Azita Emami, professoressa di ingegneria elettrica e ingegneria medica al Caltech, e Mikhail Shapiro, professore di ingegneria chimica al Caltech e ricercatore dell'Howard Hughes Medical Institute. Saransh Sharma, uno studente laureato al Caltech, e Khalil Ramadi SM '16, PhD '19, laureato al Dipartimento di ingegneria meccanica e al programma Harvard-MIT in Scienze e tecnologie sanitarie, ora assistente professore di bioingegneria a New York University, sono gli autori principali dell’articolo, apparso oggi su Nature Electronics.

Un sensore magnetico

I disturbi della motilità gastrointestinale, che colpiscono circa 35 milioni di americani, possono verificarsi in qualsiasi parte del tratto digestivo, con conseguente incapacità del cibo di muoversi attraverso il tratto. Di solito vengono diagnosticati mediante studi di imaging nucleare o raggi X o inserendo cateteri contenenti trasduttori di pressione che rilevano le contrazioni del tratto gastrointestinale.

I ricercatori del MIT e del Caltech volevano trovare un'alternativa che fosse meno invasiva e potesse essere eseguita a casa del paziente. La loro idea era quella di sviluppare una capsula che potesse essere ingoiata e quindi inviare un segnale che rivelasse dove si trovava nel tratto gastrointestinale, consentendo ai medici di determinare quale parte del tratto stava causando un rallentamento e determinare meglio come trattare le condizioni del paziente.

Per raggiungere questo obiettivo, i ricercatori hanno sfruttato il fatto che il campo prodotto da una bobina elettromagnetica si indebolisce, in modo prevedibile, all’aumentare della distanza dalla bobina. Il sensore magnetico sviluppato, sufficientemente piccolo da poter essere inserito in una capsula ingeribile, misura il campo magnetico circostante e utilizza tali informazioni per calcolare la sua distanza da una bobina situata all'esterno del corpo.

"Poiché il gradiente del campo magnetico codifica in modo univoco le posizioni spaziali, questi piccoli dispositivi possono essere progettati in modo tale da poter rilevare il campo magnetico nelle rispettive posizioni", afferma Sharma. "Dopo che il dispositivo ha misurato il campo, possiamo calcolare all'indietro qual è la posizione del dispositivo."

Per individuare con precisione la posizione di un dispositivo all'interno del corpo, il sistema include anche un secondo sensore che rimane all'esterno del corpo e funge da punto di riferimento. Questo sensore potrebbe essere fissato sulla pelle e, confrontando la posizione di questo sensore con la posizione del sensore all'interno del corpo, i ricercatori possono calcolare con precisione dove si trova il sensore ingeribile nel tratto gastrointestinale.