前沿 | 一粒小胶囊让胃肠道检查不再难受？家用胃肠道监测设备有望问世

▎药明康德内容团队编辑

提到胃肠道检查，经历过局部麻醉胃镜或肠镜检查的朋友们可能会皱起眉头，并表示再也不想体验下一次了。那如果告诉你有这么一款新型设备，甚至不用去医院，只要在家吞下一粒胶囊大小的设备能对胃肠道状况进行实时监测，你会愿意尝试吗？

近日，来自麻省理工学院、加州理工学院和纽约大学的一组研究人员在《自然》子刊Nature Electronics中发表了一项研究，阐述了他们使用可口服的设备来诊断便秘及胃酸反流等胃肠道疾病的研究成果。研究人员希望医生借助这款设备能够精确定位胃肠道破裂的位置进行治疗，同时也能为患者提供能在家中使用的诊断选择。

尽管在这项设备发明之前，早已有其他胶囊胃肠道监测产品诞生，并已应用于临床，但研究人员表示，这些产品缺乏关于胶囊位置的精确数据，因此在诊断和治疗胃肠道疾病中的价值无法被完全发挥。专注于该设备的医疗应用的研究员在行业媒体STAT的采访中说道：“实时监测胃肠道中的东西是如何通过消化道的，这是一大挑战。”

原则上来说，在家中进行评估并绘制物体穿过胃肠道的三维立体地图是能够实现的。那科学家们是如何让胶囊设备在身体中实现GPS定位的呢？

研究人员表示，这项技术的灵感来自于磁共振成像（MRI）——在磁场和无线电波的帮助下，MRI能够显示出身体各个部位的精确细节。这款设备则是通过在体外使用高效的平面电磁线圈在胃肠道视场（field-of-view）中生成具有梯度的3D磁场来帮助实现其实时定位功能的。具体来说，该平面电磁线圈能以不同的磁场大小编码每个空间位点，然后由包裹在胶囊中的小型、低功耗的无线微型设备对体外磁场进行检测，以定位它们穿过胃肠道时的实时位置。

目前，研究人员已经在小鼠、猪和模拟身体内部的环境中对该设备进行了测试，但尚未在人类中开展研究。他们在猪身上的性能研究证明了该设备的位置测量与X光检查相似，并在论文中指出，该设备能够完成在胃肠道中的实时3D定位和跟踪，分辨率可达毫米级。

如果要将这项技术应用于人类，研究人员表示可以将线圈固定在背包、外套或马桶上进行连续监测或间歇性的快照。然后，获得的数据将通过蓝牙传送到接收数据的设备上，例如医院的电脑或者患者的手机。

▲该设备的工作原理示意图（图片来源：参考资料[1]）

不过，该设备目前还有许多问题等待解决。首先是该技术在更大的解剖结构中保持高精度和分辨率仍具有挑战性。其次，研究人员还必须延长设备的电池寿命，因为完成一次完整的胃肠道旅途所需的时间非常漫长。此外，还有一些患者偏好方面的问题。例如这些线圈需要足够贴近身体，其产生的磁场才能实现位置测量，而线圈的放置偏好则因人而异。如何保证设备在各种场景下均能正常工作，还需要进一步的改进和思考。

研究人员表示，他们不仅希望看到这款设备能够指导医生进行药物或饮食相关疗法，如果有可能的话，他们最终希望这款设备能够用于靶向药物的递送或帮助完成精密的手术。期待他们在后续的人类研究中取得进一步的成功，早日将这项技术带入临床，使广大具有胃肠道监测需求的患者不必再遭受现有胃肠道检测的痛苦。

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参考资料:

[1] Could a swallowable, quarter-sized device make diagnosing GI diseases less unpleasant? Retrieved February 14, 2023, from https://www.statnews.com/2023/02/13/gastrointestinal-disease-device-diagnosis/

[2] Sharma, S., Ramadi, K.B., Poole, N.H. et al. Location-aware ingestible microdevices for wireless monitoring of gastrointestinal dynamics. Nat Electron (2023). Doi: https://doi.org/10.1038/s41928-023-00916-0

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