Sistema portatile e non invasivo per elettrogastrografia

I disturbi funzionali e di motilità gastrointestinale, estremamente comuni e debilitanti, danno luogo a molteplici sintomi quali dolore addominale, nausea, gonfiore, pienezza e sazietà precoce. Tali disordini sono solitamente dovuti ad un’ anomala attività dei muscoli del tratto gastrointestinale. L’ elettrogastrografia (EGG) permette di monitorare in modo non invasivo il segnale mioelettrico gastrico. Tuttavia, questo metodo diagnostico non trova largo impiego clinico poiché il segnale ricavato è spesso inconsistente e reso poco comprensibile dagli artefatti da movimento.

Al fine di trovare una soluzione a queste problematiche, un gruppo di ricercatori della University of California di San Diego, ha realizzato un sistema per EGG multicanale, indossabile e non invasivo, affiancato da un sofisticato algoritmo per l’ elaborazione del segnale.

Il segnale EGG

L’attività mioelettrica gastrica può essere misurata in modo non invasivo mediante l’utilizzo di elettrodi montati sulla cute. Tradizionalmente, la registrazione del segnale avviene utilizzando una configurazione bipolare degli elettrodi, che produce una misurazione a singolo canale. I risultati ottenuti mediante questa metodica risultano tuttavia insoddisfacenti. I biopotenziali dell’EGG sono infatti molto deboli, generalmente dell’ordine dei 50-200 μV. Pertanto, i segnali risultano spesso inconsistenti e devono essere significativamente amplificati, il che aumenta la probabilità di rumore e artefatti che rendono difficoltosa l’interpretazione dei segnali di interesse.

Alla luce di queste considerazioni, risulta evidente la necessità di nuovi dispositivi per la gastroenterologia che siano in grado di risolvere le attuali problematiche e che consentano di monitorare il paziente al di fuori dell’ambito clinico. I sintomi dei disturbi gastrointestinali, infatti, possono variare considerevolmente durante la giornata.

Un nuovo sistema per l’ elettrogastrografia non invasiva

Il dispositivo ideato dai ricercatori della University of California di San Diego è costituito da una scatola portatile stampata in 3D connessa a 10 elettrodi applicabili alla cute. All’interno della scatola sono contenute le batterie e le parti elettroniche. Questo sistema permette di monitorare il segnale EGG in modo continuativo per 24 ore.

Una delle maggiori sfide affrontate dal team è stata quella di realizzare un algoritmo in grado di separare l’attività dei muscoli addominali, i battiti cardiaci e l’attività gastrica in diverse bande di segnali non sovrapposte, in modo da permettere ai medici di esaminare ciascun segnale individualmente e confrontarlo con gli altri.

Insieme al dispositivo è stata sviluppata un’ applicazione per smartphone sulla quale i pazienti possono caricare le informazioni relative alle proprie attività (come pasti, cicli di sonno e i sintomi riscontrati). I dati provenienti dallo smartphone sono poi sincronizzati con quelli ottenuti mediante il dispositivo EGG in modo da fornire un feedback in real time all’utente.

Modalità e risultati dei test

Il dispositivo è stato testato su 11 pazienti pediatrici. I partecipanti allo studio hanno subito una manometria antro-duodenale, la procedura comunemente utilizzata per studiare il tratto gastrointestinale. Contemporaneamente, i partecipanti sono stati dotati del dispositivo EGG, con gli elettrodi posizionati sopra lo stomaco. Comparando i risultati della manometria con quelli dell’EGG, i ricercatori hanno riscontrato che i dati ottenuti da quest’ultimo risultavano affidabili.

I ricercatori ritengono che il dispositivo multicanale da loro ideato possa portare allo sviluppo di terapie più mirate grazie all’ottenimento di risultati più accurati e quindi ad una miglior comprensione della fisiopatologia gastrointestinale.

I dettagli della ricerca sono stati pubblicati su Scientific Reports.