Thiết bị y tế ghi lại hoạt động điện sinh lý của dạ dày
Những tiến bộ công nghệ gần đây đã cho phép chúng ta phát triển được các thiết bị y tế tiên tiến mới, bao gồm robot phẫu thuật, cảm biến có thể theo dõi các quá trình sinh lý và nền tảng VR để đào tạo bác sĩ. Mục tiêu lâu dài của các kỹ sư công nghệ y tế là tạo ra các thiết bị có thể đưa vào cơ thể con người để có thể quan sát hoặc theo dõi hoạt động của các cơ quan cụ thể nào đó.
Tổng quan về thiết bị ăn được. Nguồn: You et al. (Nature Electronics, 2024).
Các nhà nghiên cứu tại Viện Công nghệ Massachusetts (MIT) và Trường Đại học Y Harvard gần đây đã phát triển được một thiết bị tiêu hóa mới có thể sử dụng để ghi lại các tín hiệu điện sinh lý trong đường tiêu hóa của người dùng. Thiết bị này, được giới thiệu trong một bài báo đăng trên tạp chí Nature Electronics, có thể giúp các bác sĩ chẩn đoán và theo dõi một cách an toàn sự tiến triển của các rối loạn ảnh hưởng đến quá trình tiêu hóa thức ăn và chất lỏng.
Trong bài báo, Siheng Sean You, Adam Gierlach và các đồng nghiệp của họ cho biết: “Khả năng ghi lại dữ liệu điện sinh lý chất lượng cao từ đường tiêu hóa và hệ thần kinh ruột được sử dụng để tìm hiểu nhiều loại rối loạn và cải thiện việc chăm sóc sức khỏe thông qua chẩn đoán sớm”. "Tuy nhiên, các phép đo như vậy vẫn còn nhiều thách thức vì các điện cực phải được cấy ghép bằng phẫu thuật hoặc đeo trên da, dẫn đến sự đánh đổi giữa chất lượng tín hiệu và khả năng xâm lấn. Chúng tôi cho thấy một thiết bị có thể đưa vào hệ tiêu hóa an toàn cho phép đo điện sinh lý dạ dày".
Hệ thống thần kinh ruột (ENS), một trong ba bộ phận chính của hệ thống thần kinh tự trị, bao gồm hàng triệu tế bào thần kinh và tế bào điều chỉnh sự tiết hormone trong đường tiêu hóa. Nhiều rối loạn ở đường tiêu hóa, bao gồm liệt dạ dày và chứng khó tiêu chức năng, có liên quan đến rối loạn chức năng truyền tín hiệu điện của các tế bào thần kinh này. Do đó, việc theo dõi tín hiệu điện của các tế bào trong đường tiêu hóa một cách đáng tin cậy có thể giúp các bác sĩ chẩn đoán các rối loạn khác nhau, hiểu rõ hơn về nền tảng của chúng và đưa ra các chiến lược điều trị cá nhân hóa.
Thiết bị do You, Gierlach và các đồng nghiệp của họ phát triển có thể ghi lại các tín hiệu điện này và gửi chúng đến một máy thu bên ngoài cơ thể bệnh nhân. Thiết bị do nhóm phát triển bao gồm một mô-đun điện tử và nhiều điện cực đo linh hoạt khác nhau, được chứa bên trong một hộp in 3D trông giống như viên nang hoặc viên thuốc. Vỏ này, cùng với các điện cực, đều được làm bằng vật liệu tương thích sinh học nên an toàn khi đưa vào cơ thể con người. Thiết bị sau đó ghi lại và truyền không dây các tín hiệu tiềm năng sinh học đến một máy thu bên ngoài. Thiết bị có thể ghi lại các tín hiệu điện - bao gồm sóng chậm dạ dày, tín hiệu hô hấp và tín hiệu tim - trong mô hình động vật lớn và có thể theo dõi hoạt động sóng chậm này.
You, Gierlach và các đồng nghiệp của họ đã đánh giá thiết bị này bằng thử nghiệm đưa thiết bị vào cơ thể lợn đã được gây mê và sau đó thu thập các số đo khi lợn tỉnh và bắt đầu đi lại được. Phát hiện của họ rất hứa hẹn, cho thấy thiết bị này có thể được đưa vào bên trong động vật sống một cách an toàn và có thể ghi lại các tín hiệu điện chất lượng cao của môi trường dạ dày của nó.
Thiết bị này có thể sớm được đánh giá sâu hơn trong các thử nghiệm bổ sung trên động vật và cuối cùng là thử nghiệm lâm sàng ở người. Trong tương lai, sự phát triển của nó có thể mở ra những con đường mới cho nghiên cứu và thực hành y tế, đồng thời có khả năng cung cấp thông tin cho sự phát triển của các thiết bị y tế tương tự.
