可穿戴系统全天监测胃的活动

研究人员已经开发了一种可穿戴系统来监测胃部活动，该系统的性能与目前的先进方法一样好，但可以在临床环境之外使用。该系统还配有一个应用程序，可以让患者记录自己的饮食、睡眠和其他活动。

资料来源:加州大学圣地亚哥分校

该团队在11名儿童和一名成年志愿者身上测试了这种设备，它是一个3D打印的便携式盒子，连接着10个小的可穿戴电极。他们发现，通过可穿戴系统收集的数据与在临床中使用最先进的方法收集的数据相当，这些方法具有侵入性，包括通过患者的鼻子插入导管。他们还发现，胃的电活动不仅在吃饭前后发生变化，在睡眠期间也会发生变化，遵循自身的昼夜节律。

“我们认为，我们的系统将引发一种新的医学，在这种医学中，胃肠病学家可以迅速看到胃肠道的某一部分出现节律异常的时间和地点，从而做出更准确、更快和个性化的诊断。”该论文的第一作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程博士后研究员Armen Gharibans说。

该论文的通讯作者、加州大学圣地亚哥分校生物工程教授托德·科尔曼(Todd Coleman)对此表示赞同。“这项工作为精确监测胃肠道系统的动态活动打开了大门，”他说。“到目前为止，在临床环境之外，以连续的方式准确测量胃活动的电模式是相当具有挑战性的。从现在开始，我们将能够观察并分析健康人和健康人在日常生活中的模式。”

参与这项研究的医生表示，该设备满足了尚未满足的临床需求。“这将帮助我们确定胃在吃饭时是否正常，最重要的是，当病人出现恶心和腹痛等症状时，”该论文的合著者之一、加州大学圣地亚哥分校健康中心的胃肠病学家大卫·昆克尔博士说。

这篇论文的合著者之一、加州大学伯克利分校的时间生物学家本杰明·斯马尔(Benjamin Smarr)说，这一突破之所以成为可能，是因为工程师和医生一起致力于解决这个问题。研究人员面临的最大挑战是设计算法，在噪音和人为干扰中识别并增强胃的电信号。这是非常困难的，因为胃的电信号比心脏的弱10倍，这使得它们更难捕获和分析。该团队利用Coleman的研究小组在信号处理方面的专业知识，开发了一个复杂的算法管道，可以清理数据，并将腹部肌肉活动(例如，当一个人走路时)、心脏跳动和胃活动分离成不重叠的不同信号波段。因此，临床医生可以单独检查每一个信号，并将其与其他信号进行比较。

设备和测试

肠胃问题，如胃排空延迟，在糖尿病和帕金森症患者中很常见。这项技术可以改善这些条件的管理。

资料来源:加州大学圣地亚哥分校

该设备本身使用现成的用于心电图的电极。电子设备和电池被封装在一个3D打印的盒子里，并连接到电极上，电极刚好安装在人的腹部上方。

研究人员与加州大学圣地亚哥分校和圣地亚哥雷迪儿童医院的儿科医生哈亚特·穆萨博士合作，在11名儿科患者身上测试了该设备。这些患者一直在接受一种称为测压术的侵入性治疗，这是客观监测胃肠道活动的几个临床黄金标准之一。这个过程需要通过鼻子插入一根导管来测量胃内几个点的压力。对比两种方法，可穿戴设备采集的数据具有较好的鲁棒性和可靠性。“评估胃肠道运动的唯一方法是在儿童镇静或全身麻醉的情况下，在胃肠道中放置运动导管。与我的病人和他们的家人讨论这种侵入性手术的好处是一个漫长的过程。我的挑战一直是寻找一种能够对肠道神经系统及其与大脑功能的联系进行非侵入性评估的测试。”

“这篇论文中概述的技术是评估儿童运动性和功能性胃肠疾病的最佳方法，”Mousa博士补充道。“它不需要使用镇静剂就能提供信息，而且在孩子们继续日常活动的同时，还能灵活地监控他们。”这种方法既方便又不影响准确性。此外，它还提供了评估大脑-肠道对治疗干预的反应的选择，包括生物反馈和神经调节。”

该系统目前与一款智能手机应用配对，允许患者记录自己的饮食、睡眠和其他活动。该公司的长期目标是设计一款应用程序，让患者和医生能够实时看到设备收集的数据。加州大学伯克利分校的Smarr说:“这类似于从总机接线员直接到智能手机的胃肠病学。”“这项开创性的研究有望给胃肠病学带来像心电图对心血管医学那样的诊断见解。”