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Sencilla herramienta de diagnóstico para los trastornos gastrointestinales

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 gastrointestinal. 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 quipu, un conjunto de cuerdas anudadas que se utilizan 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 la técnica de diagnóstico de última generación, conocida como manometría de alta resolución.

Los científicos investigadores del MIT Kewang Nan y Sahab Babaee son los autores principales del estudio, que aparece hoy en Nature Biomedical Engineering.

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 utilizar para medir si los músculos del tracto gastrointestinal están funcionando correctamente para generar esas ondas.

Los investigadores pensaron que la tecnología inca del quipu podría guiar el diseño de un diagnóstico más simple. Los dispositivos 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.

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 no anudado, este tubo puede responder a los cambios de presión, pero no es lo suficientemente sensible para detectar cambios de presión en el tracto gastrointestinal.

Sin embargo, cuando introdujeron nudos a intervalos a lo largo del tubo, los investigadores descubrieron que el catéter se volvió mucho más sensible a los cambios de presión y podía 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 al hecho de que los nudos alargan la sección transversal del tubo, lo que facilita su compresión, como demostraron los investigadores utilizando 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 estén atados. Para usar en el tracto digestivo, los investigadores usaron nudos espaciados 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.

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.

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.

Otros autores del artículo incluyen a Walter Chan, director del Centro para la Motilidad Gastrointestinal del Brigham and Women’s Hospital; Johannes Kuosmanen, asociado técnico del MIT; Vivian Feig, postdoctorado en MIT y Brigham and Women’s; Yiyue Luo, estudiante de posgrado del MIT; Shriya Srinivasan, postdoctorado en MIT y Brigham and Women’s; Christina Patterson, estudiante de grado del MIT; y Ahmad Mujtaba Jebran, asociado técnico del MIT y Brigham and Women’s.

Más información: Noticias del MIT

A low-cost gastrointestinal manometry device inspired by the quipu (social):

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