Un capteur ingérable pourrait aider les médecins à identifier les problèmes gastro-intestinaux

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Les ingénieurs du MIT et de Caltech ont démontré un capteur ingérable dont l'emplacement peut être surveillé lors de son déplacement dans le tube digestif, une avancée qui pourrait aider les médecins à diagnostiquer plus facilement les troubles de la motilité gastro-intestinale tels que la constipation, le reflux gastro-œsophagien et la gastroparésie.

Le minuscule capteur fonctionne en détectant un champ magnétique produit par une bobine électromagnétique située à l’extérieur du corps. L'intensité du champ varie en fonction de la distance à la bobine, de sorte que la position du capteur peut être calculée en fonction de sa mesure du champ magnétique.

Dans la nouvelle étude, les chercheurs ont montré qu’ils pouvaient utiliser cette technologie pour suivre le capteur alors qu’il se déplaçait dans le tube digestif des grands animaux. Un tel dispositif pourrait offrir une alternative aux procédures plus invasives, telles que l’endoscopie, actuellement utilisées pour diagnostiquer les troubles de la motilité.

"De nombreuses personnes dans le monde souffrent de dysmotilité gastro-intestinale ou de mauvaise motilité, et il est important de pouvoir surveiller la motilité gastro-intestinale sans avoir à se rendre à l'hôpital pour vraiment comprendre ce qui arrive à un patient", explique Giovanni Traverso, professeur agrégé de génie mécanique au MIT et gastro-entérologue au Brigham and Women's Hospital.

Traverso est l'un des auteurs principaux de la nouvelle étude, avec Azita Emami, professeur de génie électrique et de génie médical à Caltech, et Mikhail Shapiro, professeur de génie chimique à Caltech et chercheur au Howard Hughes Medical Institute. Saransh Sharma, étudiant diplômé à Caltech, et Khalil Ramadi SM '16, PhD '19, diplômé du Département de génie mécanique et du programme Harvard-MIT en sciences et technologies de la santé et maintenant professeur adjoint de bio-ingénierie à New York University, sont les principaux auteurs de l'article, qui paraît aujourd'hui dans Nature Electronics.

Un capteur magnétique

Les troubles de la motilité gastro-intestinale, qui touchent environ 35 millions d’Américains, peuvent survenir dans n’importe quelle partie du tube digestif, entraînant l’incapacité des aliments à circuler dans le tube digestif. Ils sont généralement diagnostiqués à l'aide d'études d'imagerie nucléaire ou de rayons X, ou en insérant des cathéters contenant des transducteurs de pression qui détectent les contractions du tractus gastro-intestinal.

Les chercheurs du MIT et de Caltech voulaient proposer une alternative moins invasive et réalisable au domicile du patient. Leur idée était de développer une capsule qui pourrait être avalée puis envoyer un signal révélant son emplacement dans le tractus gastro-intestinal, permettant aux médecins de déterminer quelle partie du tractus provoquait un ralentissement et de mieux déterminer comment traiter l'état du patient.

Pour y parvenir, les chercheurs ont profité du fait que le champ produit par une bobine électromagnétique s’affaiblit, de manière prévisible, à mesure que la distance par rapport à la bobine augmente. Le capteur magnétique qu’ils ont développé, suffisamment petit pour tenir dans une capsule ingérable, mesure le champ magnétique environnant et utilise ces informations pour calculer sa distance par rapport à une bobine située à l’extérieur du corps.

"Étant donné que le gradient du champ magnétique code de manière unique les positions spatiales, ces petits appareils peuvent être conçus de manière à pouvoir détecter le champ magnétique à leurs emplacements respectifs", explique Sharma. "Une fois que l'appareil a mesuré le champ, nous pouvons recalculer l'emplacement de l'appareil."

Pour localiser avec précision l'emplacement d'un appareil à l'intérieur du corps, le système comprend également un deuxième capteur qui reste à l'extérieur du corps et sert de point de référence. Ce capteur pourrait être scotché sur la peau, et en comparant la position de ce capteur à la position du capteur à l'intérieur du corps, les chercheurs peuvent calculer avec précision où se trouve le capteur ingérable dans le tractus gastro-intestinal.