Este artículo se publica en colaboración con MIT News.
Gracias a una tecnología inventada en el MIT, algún día los médicos podrían monitorizar los signos vitales de los pacientes haciendo que traguen un dispositivo electrónico ingerible que mide la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria desde el interior del tracto gastrointestinal.
Según los investigadores, este tipo de sensor podría facilitar la evaluación de pacientes traumatizados, la monitorización de soldados en combate, la evaluación a largo plazo de pacientes con enfermedades crónicas o la mejora del entrenamiento de atletas profesionales y aficionados.
El nuevo sensor calcula las frecuencias cardíaca y respiratoria a partir de las características ondas sonoras que producen los latidos del corazón y la inhalación y exhalación de los pulmones.
“Mediante la caracterización de la onda acústica, registrada en distintas partes del tracto gastrointestinal, comprobamos que podíamos medir tanto la frecuencia cardíaca como la frecuencia respiratoria con buena precisión”, afirma Giovanni Traverso, investigador asociado del Koch Institute for Integrative Cancer Research del MIT, gastroenterólogo del Massachusetts General Hospital y uno de los autores principales de un artículo que describe el dispositivo en el número del 18 de noviembre de la revista PLOS One.
El otro autor principal del artículo es Gregory Ciccarelli, miembro asociado del personal del Lincoln Laboratory del MIT. Los autores principales son Robert Langer, profesor David H. Koch del MIT y miembro del Koch Institute, y Albert Swiston, miembro del personal técnico del Lincoln Laboratory.
Detección desde el interior
Actualmente, los médicos miden los signos vitales, como la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria, mediante técnicas como los electrocardiogramas (ECG) y la oximetría de pulso, que requieren contacto con la piel del paciente. Estos signos vitales también pueden medirse con monitores portátiles, pero suelen resultar incómodos de llevar.
Inspirados por los dispositivos ingeribles existentes que pueden medir la temperatura corporal, y por otros que obtienen imágenes del tracto digestivo, los investigadores se propusieron diseñar un sensor que mediría la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria, así como la temperatura, desde el interior del tracto digestivo.
La forma más sencilla de lograrlo, decidieron, sería escuchar al cuerpo mediante un pequeño micrófono. Escuchar los sonidos del pecho es una de las técnicas diagnósticas más antiguas, practicada por Hipócrates en la Antigua Grecia. Desde el siglo XIX, los médicos utilizan estetoscopios para escuchar estos sonidos.
Los investigadores crearon, en esencia, “un estetoscopio diminuto que se puede tragar”, afirma Swiston. “Con el mismo sensor podemos registrar tanto los sonidos del corazón como los de los pulmones. Esa es una de las ventajas de nuestro enfoque: con un solo sensor obtenemos dos tipos de información”.
Para traducir estos datos acústicos en frecuencias cardíaca y respiratoria, los investigadores tuvieron que diseñar sistemas de procesamiento de señales que distinguieran entre sí los sonidos producidos por el corazón y los pulmones, así como del ruido de fondo generado por el tracto digestivo y otras partes del cuerpo.
Todo el sensor tiene aproximadamente el tamaño de una píldora multivitamínica y consta de un pequeño micrófono encapsulado en una cápsula de silicona, junto con componentes electrónicos que procesan el sonido y envían de forma inalámbrica señales de radio a un receptor externo, con un alcance de unos 3 metros.
En pruebas realizadas a lo largo del tracto gastrointestinal de cerdos, los investigadores comprobaron que el dispositivo podía captar con precisión la frecuencia cardíaca y la frecuencia respiratoria, incluso cuando variaban condiciones como la cantidad de alimento que se estaba digiriendo.
“Los autores presentan algunos enfoques interesantes y radicalmente distintos para los monitores portátiles de estado fisiológico, en los que los dispositivos no se llevan sobre la piel ni sobre la ropa, sino que residen, de forma transitoria, en el interior del tracto gastrointestinal. Las capacidades resultantes complementan de manera notable las de las tecnologías portátiles concebidas de forma tradicional”, afirma John Rogers, profesor de ciencia e ingeniería de materiales en la Universidad de Illinois, que no formó parte del equipo de investigación.
Mejor diagnóstico
Los investigadores prevén que el dispositivo permanezca en el tracto digestivo solo un día o dos; por ello, para una monitorización a más largo plazo, los pacientes tragarían nuevas cápsulas según sea necesario.
En el ámbito militar, según los investigadores, este tipo de dispositivo ingerible podría ser útil para vigilar a los soldados en busca de fatiga, deshidratación, taquicardia o shock. Combinado con un sensor de temperatura, también podría detectar hipotermia, hipertermia o fiebre causada por infecciones.
En el futuro, los investigadores planean diseñar sensores que puedan diagnosticar afecciones cardíacas, como las arritmias, o problemas respiratorios, como el enfisema o el asma. Actualmente, los médicos exigen a los pacientes llevar un monitor Holter (de arnés) durante hasta una semana para detectar estos problemas, pero a menudo no se obtiene un diagnóstico, porque los pacientes se sienten incómodos al usarlo 24 horas al día.
“Si se pudiera ingerir un dispositivo que escuchara esos sonidos patológicos, en lugar de llevar un monitor eléctrico, eso mejoraría el cumplimiento por parte de los pacientes”, afirma Swiston.
Los investigadores también esperan crear sensores que no solo diagnostiquen un problema, sino que además administren un fármaco para tratarlo.
“Esperamos que algún día podamos detectar ciertas moléculas o un patógeno y, después, administrar, por ejemplo, un antibiótico”, afirma Traverso. “Este desarrollo sienta las bases de ese tipo de sistema en el futuro.”
La publicación no implica el respaldo de los puntos de vista del World Economic Forum.
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Autor: Anne Trafton escribe para MIT News.
Imagen: la enfermera diplomada Rebecca Moak posa para una foto en el centro de traumatología de University of Mississippi Medical Center, en Jackson. REUTERS/Jonathan Bachman