Les chercheurs ont développé un système portable pour surveiller l'activité de l'estomac qui fonctionne aussi bien que les méthodes de pointe actuelles, mais qui peut être utilisé en dehors d'un cadre clinique. Le système est également livré avec une application qui permet aux patients d'enregistrer leurs repas, sommeil et autres activités. Crédit :Université de Californie à San Diego
Une équipe de chercheurs a développé un portable, système non invasif pour surveiller l'activité électrique dans l'estomac pendant 24 heures, essentiellement un électrocardiogramme, mais pour le tractus gastro-intestinal (GI).
Les applications incluent la surveillance de l'activité gastro-intestinale pour les patients en dehors d'un cadre clinique, ce qui réduit les coûts. La surveillance pendant de plus longues périodes augmente également la probabilité de capturer des événements anormaux.
Les chercheurs détaillent leurs découvertes dans le numéro du 22 mars de la revue en libre accès Nature's Rapports scientifiques .
L'équipe a testé l'appareil, une boîte portable imprimée en 3D connectée à 10 petites électrodes portables, sur 11 enfants et un adulte bénévole. Ils ont constaté que les données collectées avec le système portable étaient comparables aux données collectées en clinique avec des méthodes de pointe, qui sont invasives, y compris un cathéter inséré par le nez du patient. Ils ont également découvert que l'activité électrique de l'estomac change non seulement autour des repas, mais aussi pendant le sommeil, suivant son propre rythme circadien.
"Nous pensons que notre système va déclencher un nouveau type de médecine, où un gastro-entérologue peut rapidement voir où et quand une partie du tractus gastro-intestinal présente des rythmes anormaux et, par conséquent, rendre plus précis, des diagnostics plus rapides et personnalisés, " dit Armen Gharibans, le premier auteur de l'article et chercheur postdoctoral en bio-ingénierie à l'Université de Californie à San Diego.
Todd Coleman, l'auteur correspondant de l'article et professeur de bio-ingénierie à l'UC San Diego, est d'accord.
"Ce travail ouvre la porte au suivi précis de l'activité dynamique du système GI, " dit-il. " Jusqu'à maintenant, il était assez difficile de mesurer avec précision les schémas électriques de l'activité de l'estomac de manière continue, en dehors d'un cadre clinique. À partir de maintenant, nous pourrons observer des schémas et les analyser chez les personnes en bonne santé et malades au cours de leur vie quotidienne."
Le système est composé d'un circuit imprimé personnalisé, une batterie et des électrodes du commerce enfermées dans un boîtier imprimé en 3D. Crédit :Université de Californie à San Diego
Les médecins impliqués dans l'étude affirment que l'appareil répond à un besoin clinique non satisfait.
"Cela nous aidera à déterminer si l'estomac fonctionne correctement pendant les repas et - surtout - lorsque les patients présentent des symptômes tels que des nausées et des douleurs abdominales, " a déclaré le Dr David Kunkel, l'un des co-auteurs de l'article et gastro-entérologue à UC San Diego Health.
La percée a été rendue possible parce que les ingénieurs et les médecins se sont réunis pour travailler sur le problème, dit Benjamin Smarr, l'un des co-auteurs de l'article et chronobiologiste à l'UC Berkeley.
De meilleurs algorithmes
Le plus grand défi des chercheurs était de concevoir des algorithmes qui reconnaissent et amplifient les signaux électriques de l'estomac au milieu du bruit et des artefacts. Ceci est particulièrement difficile à faire car les signaux électriques de l'estomac sont 10 fois plus faibles que ceux du cœur, les rendant plus difficiles à capturer et à analyser.
Les chercheurs ont exploité l'expertise en traitement du signal du groupe de recherche de Coleman pour développer un pipeline algorithmique sophistiqué qui peut nettoyer les données et séparer l'activité des muscles abdominaux (par exemple lorsqu'une personne marche), battements cardiaques et activité gastrique, en différentes bandes de signaux qui ne se chevauchent pas. Par conséquent, les cliniciens peuvent examiner chaque signal individuellement et le comparer aux autres.
Le système et son application associée, qui permet aux patients d'enregistrer les repas, sommeil et autres activités. Crédit :Université de Californie à San Diego
L'appareil et les tests
L'appareil lui-même utilise des électrodes standard utilisées dans les électrocardiogrammes. L'électronique et la batterie sont enfermées dans une boîte imprimée en 3D et connectées aux électrodes, qui s'adaptent sur l'abdomen d'une personne juste au-dessus de l'estomac.
Les chercheurs ont travaillé avec le Dr Hayat Mousa et testé l'appareil sur 11 patients pédiatriques au Rady Children's Hospital de San Diego. Ces patients avaient subi une procédure invasive appelée manométrie, l'un des deux étalons-or cliniques pour la surveillance objective de l'activité du tractus gastro-intestinal. La procédure nécessite l'utilisation d'un cathéter inséré par le nez pour mesurer la pression en plusieurs points à l'intérieur de l'estomac. La comparaison des deux méthodes a montré que les données collectées par le dispositif portable étaient robustes et fiables.
« Je pratique la gastro-entérologie pédiatrique et m'occupe de patients depuis 20 ans, " a déclaré le Dr Mousa. " La seule méthode pour évaluer la motilité gastro-intestinale consiste à placer des cathéters de motilité dans le tractus gastro-intestinal pendant que les enfants sont sous sédation ou sous anesthésie générale. Cela a été un long voyage pour discuter des avantages d'une telle procédure invasive avec mes patients et leurs familles. Mon défi a toujours été de trouver un test qui offre une évaluation non invasive du système nerveux entérique et de sa connexion avec la fonction cérébrale."
"La technique décrite dans cet article est la meilleure façon d'évaluer les enfants présentant des troubles de la motilité et des troubles gastro-intestinaux fonctionnels, " Le Dr Mousa a ajouté. " Il fournit les informations sans avoir besoin de sédation et il offre la flexibilité de surveiller les enfants pendant qu'ils poursuivent leurs activités quotidiennes. Cette procédure permet la commodité sans compromettre la précision. En outre, il offre la possibilité d'évaluer la réponse cerveau-intestin aux interventions thérapeutiques, y compris le biofeedback et la neuromodulation."
Le système est actuellement associé à une application pour téléphone intelligent qui permet aux patients d'enregistrer leurs repas, sommeil et autres activités. L'objectif à long terme est de concevoir une application qui permettrait aux patients et aux médecins de voir les données collectées par l'appareil en temps réel.
« Cela revient à passer directement des standardistes aux téléphones intelligents pour la gastro-entérologie, " dit Smarr.
