Una herramienta de diagnóstico simple para trastornos gastrointestinales
Los investigadores del MIT diseñaron este dispositivo inspirado en el quipu que se puede usar para medir la presión dentro del tracto digestivo y diagnosticar una variedad de trastornos gastrointestinales. Crédito: Kewang Nan et al.
A medida que la comida se mueve a través del tracto digestivo, los músculos que se contraen a lo largo del tracto hacen que todo fluya sin problemas. La pérdida de esta motilidad puede provocar reflujo ácido, falta de movimiento de los alimentos fuera del estómago o estreñimiento.
Los trastornos de dismotilidad generalmente se diagnostican con un catéter que contiene transductores de presión, que pueden detectar las contracciones del tracto GI. Los investigadores del MIT ahora han diseñado un nuevo dispositivo que podría ofrecer una alternativa más económica y fácil de fabricar a los diagnósticos existentes para la dismotilidad GI, inspirado en el diseño de una antigua tecnología inca, el conjunto de cuerdas anudadas quipua que se usa para comunicar información.
En pruebas con animales, los investigadores del MIT y sus colaboradores en el Brigham and Women’s Hospital demostraron que su dispositivo simple, un tubo de silicona lleno de metal líquido y anudado muchas veces, produce mediciones similares a las generadas por el estado de técnica de diagnóstico de última generación, conocida como manometría de alta resolución.
«Esta es una configuración realmente simple y económica, pero podemos realizar una medición que normalmente requeriría dispositivos que cuestan miles de dólares y requieren un instrumento que es mucho más complicado», dice Giovanni Traverso, profesor asistente de desarrollo profesional Karl van Tassel de Ingeniería Mecánica en el MIT, gastroenterólogo en el Brigham and Women’s Hospital, un d el autor principal del estudio.
Los científicos investigadores del MIT Kewang Nan y Sahab Babaee son los autores principales del estudio, que aparece hoy en Nature Biomedical Engineering.
Diagnóstico de la dismotilidad
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Las contracciones del tracto gastrointestinal son críticas para mover los alimentos a lo largo del tracto, y las interrupciones de estas contracciones en cualquier punto pueden causar problemas de salud. El diagnóstico de manometría estándar de oro se puede usar para medir si los músculos del tracto gastrointestinal están funcionando correctamente para generar esas ondas.
Crédito: Instituto de Tecnología de Massachusetts
«La manometría de alta resolución puede medir la presión y la velocidad con los que viajan las ondas contráctiles, pero esos sistemas son bastante caros, en el rango de las decenas de miles de dólares, y requieren mantenimiento y esterilización entre pacientes», dice Traverso.
Traverso (que creció en Perú) y Nan pensaron que la tecnología inca del quipu podría guiar el diseño de un diagnóstico más simple. Los quipu, que consisten en cuerdas de colores anudadas de diferentes maneras, fueron utilizados por los incas y otras civilizaciones antiguas de los Andes para registrar información y enviar mensajes, antes de que se desarrollara la escritura.
«Nuestro objetivo era hacer un dispositivo comparable a los transductores de presión basados en catéter disponibles en el mercado, pero al mismo tiempo reduce el costo y hace que sea más fácil de producir e implementar», dice Nan.
Los investigadores comenzaron con un catéter simple hecho de silicona, que llenaron con eutéctico de galio-indio, un metal líquido que no es tóxico en pequeñas cantidades, y lo sellaron en ambos extremos. En un estado sin nudos, este tubo puede responder a cambios en la presión, pero no es lo suficientemente sensible para detectar cambios en la presión en el tracto gastrointestinal.
Sin embargo, cuando introdujeron nudos a intervalos a lo largo del tubo, los investigadores encontraron que el catéter se volvió mucho más sensible a los cambios de presión y pudo detectar presiones de hasta unos 200 milímetros de mercurio, que es aproximadamente la presión más alta observada en el tracto digestivo humano.
Esa mayor sensibilidad se debe a la hecho de que los nudos alargan la sección transversal del tubo, lo que facilita su compresión, como demostraron los investigadores mediante modelos numéricos. Además, cuando se anuda el tubo, se apilan tres o cuatro secciones del tubo una encima de la otra, lo que mejora aún más su sensibilidad a los cambios de presión.
Los investigadores también demostraron que la sensibilidad a la presión puede variar según el tipo de nudo y qué tan apretados están atados. Para su uso en el tracto digestivo, los investigadores usaron nudos separados aproximadamente 1 centímetro, para coincidir con el espacio de los transductores de presión en un manómetro, pero podrían colocarse más juntos para otras aplicaciones, dicen los investigadores.
En pruebas en modelos animales, los investigadores utilizaron el sensor inspirado en quipu para medir la presión en el esófago a medida que se tragaba la comida. También midieron un reflejo conocido como reflejo inhibitorio rectoanal (RAIR). Para ambas pruebas, los nuevos dispositivos generaron mediciones de presión similares a las de la técnica de manometría estándar de oro.
Alternativa más simple
Los investigadores también demostraron que los dispositivos pueden soportar altas temperaturas y pueden tratarse en un autoclave, un instrumento médico común utilizado para esterilizar objetos con calor y presión. Esto les da una ventaja sobre los catéteres de manometría existentes, que no pueden ir en autoclave y deben desinfectarse químicamente. Además, los dispositivos son tan económicos de fabricar que podrían desecharse después de cada uso si no hay autoclaves disponibles.
«Son súper rápidos de construir y súper baratos», dice Nan. «Otra motivación para hacer que los manómetros GI sean baratos y desechables es promover el diagnóstico descentralizado. En este caso, ser barato facilita la accesibilidad al reducir el costo, y ser desechable ayuda aún más a la aceptación pública al eliminar el costo de mantenimiento y reducir las complicaciones durante el uso».
Los sensores inspirados en quipu podrían ser útiles en lugares donde no hay acceso a la tecnología de manometría actual, pero también en áreas más industrializadas como una alternativa a la manometría menos costosa y más fácil de usar.
«Creo que este tipo de diagnóstico podría aplicarse ampliamente tanto en entornos del mundo desarrollado como en desarrollo», dice Traverso. «El siguiente paso es identificar socios potenciales que nos ayuden a fabricarlos y luego probarlos en pacientes».
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Los sensores flexibles pueden detectar el movimiento en el tracto GI Más información: Kewang Nan et al, manometría gastrointestinal de bajo costo a través de transductores de presión de metal líquido de silicona que se asemejan a un quipu, Nature Biomedical Engineering (2022). DOI: 10.1038/s41551-022-00859-5 Información de la revista: Nature Biomedical Engineering
Proporcionado por el Instituto de Tecnología de Massachusetts
Esta historia se vuelve a publicar por cortesía de MIT News (web.mit. edu/newsoffice/), un sitio popular que cubre noticias sobre investigación, innovación y enseñanza del MIT.
Cita: Una herramienta de diagnóstico simple para trastornos gastrointestinales (22 de marzo de 2022) recuperado el 29 de agosto de 2022 de https://medicalxpress.com/news/2022-03-simple-diagnostic-tool -gastrointestinal-disorders.html Este documento está sujeto a derechos de autor. Aparte de cualquier trato justo con fines de estudio o investigación privados, ninguna parte puede reproducirse sin el permiso por escrito. El contenido se proporciona únicamente con fines informativos.