Впитываемая "цифровая таблетка", измеряющая сердечный ритм и дыхание изнутри желудка, может обнаружить предупреждающие признаки сонной апноэ, сердечного стресса и даже передозировки опиоидами.
#таблетка #мониторинг #исследование #поглощаемыеустройства #сон #полисомнография #дыхание #медицинскаятаблетка #передозировка #технологииздоровья
Цифровая компания в области здравоохранения Celero Systems разрабатывает электронную таблетку, которая может измерять пульс, частоту дыхания и температуру тела — изнутри желудка человека. В качестве первого шага компания предполагает, что люди с хроническими заболеваниями будут использовать цифровую капсулу для контроля своих витальных показателей дома. Но в будущем они надеются использовать ее как своего рода внутреннюю систему сигнализации для случаев передозировки лекарствами.
В ноябре компания провела небольшое клиническое исследование, в котором устройство было протестировано на людях с апноэ во сне, расстройстве, при котором дыхание время от времени прекращается и возобновляется ночью. Чтобы получить правильный диагноз, людям часто нужно провести ночь в больнице, где они покрываются электродами, измеряющими пульс, дыхание, судороги мышц и активность мозга: все это вместе называется полисомнографией. Это рецепт для плохого сна, независимо от наличия апноэ.
Пациенты могут выбрать домашний тест, который включает ношение дыхательного монитора на пальце на ночь. Но это может стоить сотни долларов и не всегда точно. Эти устройства не могут измерять дыхание непосредственно, только изменения пульса, предположительно вызванные дыханием. Но таблетка внутри желудка не может отпасть, и она может измерять движения легких внутри.
Мониторинговая таблетка Celero на самом деле не является "таблеткой" в традиционном смысле — это биосовместимая пластиковая капсула, примерно размером с большой мультитаблетку, наполненная маленькими датчиками, микропроцессором, радиоантенной и батареями. До работы в Celero Systems генеральный директор Бен Плесс в основном занимался медицинскими имплантатами, включая один из первых имплантируемых дефибрилляторов. Но поглощаемые устройства, или цифровые таблетки, всегда его привлекали, потому что, как он говорит, "можно попасть внутрь тела без хирургического вмешательства". Поглощаемые устройства предлагают множество преимуществ имплантатов — они незаметны, и вы не можете забыть надеть их, "за исключением того, что вы поглощаете их с помощью стакана воды, а не хирурга", — говорит он.
Капсула остается неповрежденной на протяжении всего пути через пищеварительную систему, сохраняя все свои электронные компоненты в безопасности до тех пор, пока она не попадет в туалет через несколько дней. В то же время все измерения передаются беспроводно на ноутбук, где исследователь, врач или даже пациент могут иметь к ним доступ. Насколько известно Плессу, поглощаемое устройство Celero является первым, которое мониторит сердечную и дыхательную активность у людей.
В рамках исследования 10 пациентов с апноэ во сне в Центре оценки сна Университета Западной Вирджинии (WVU) проглотили таблетку перед своими регулярными исследованиями сна, чтобы исследователи смогли сравнить измерения таблетки с полисомнограммой, текущим золотым стандартом. Она была практически такой же точной, только отклонялась на примерно одно дыхание в минуту — более чем способна обнаружить дыхательную депрессию. Никто не сообщал о побочных эффектах или дискомфорте, и после исследования сканы подтвердили, что все таблетки безопасно прошли через организм в течение нескольких дней.
Самое интересное в этой таблетке заключается в том, что она вообще может записывать жизненные показатели, говорит Халиль Рамади, старший преподаватель биоинженерии в Нью-Йоркском университете, который не участвовал в этом исследовании. Наши пищеварительные системы постоянно колеблются (не думайте об этом слишком усердно), поэтому измерять основные жизненные показатели изнутри может быть сложно. Сердцебиение вызывает микродвижения в кровеносных сосудах, а дыхание вызывает движение живота, оба этих процесса улавливаются встроенным акселерометром внутри капсулы. Желудок производит так много шума, что может заглушить микродвижения, которые пытается измерить таблетка, но методы обработки сигналов команды Celero позволяют разделять сердцебиение и дыхание (которые происходят много раз в минуту) от гораздо более медленных волн, исходящих из пищеварительной системы.
Плесс считает, что эта исследовательская работа по сонной апноэ является всего лишь одним из множества потенциальных применений и что в конечном итоге она может использоваться вне клинической среды. Ненавязчивый домашний мониторинг может быть ценным в случаях, когда врачи пытаются заметить сердечные или дыхательные события, которые происходят только время от времени, как это бывает с астмой, сердечными проблемами, такими как вагальная фибрилляция предсердий, и нейромышечными заболеваниями, такими как амиотрофический боковой склероз (АБС). "В больничном исследовании это может быть сложно", - говорит Плесс. В будущем Плесс представляет себе, что врачи могли бы просто отправить таблетку своим пациентам и отслеживать их жизненные показатели удаленно.
"У нас есть относительно простое решение, которое позволяет получить широкий доступ", - говорит соавтор исследования Джованни Траверсо, доцент кафедры механической инженерии в Массачусетском технологическом институте и гастроэнтеролог в госпитале Бригама и Женщин. "Я думаю, что это может быть действительно трансформационным".
Самая трансформационная вещь, которую они считают, что их таблетка может делать, - это обнаруживать передозировки наркотиками. Когда кто-то передозирует наркотиком, его дыхание замедляется, иногда до уровня, угрожающего жизни. В США в 2021 году от передозировки опиоидами умерло более 80 000 человек, и большинство из них умерли в одиночестве. Лекарства, такие как наркан, назальный спрей с налоксоном, способны обратить передозировку, но только если кто-то рядом, чтобы его применить. Если устройство могло бы обнаруживать нарушения дыхания и вызывать вызов на помощь, меньше людей могло бы умереть.
Поскольку таблетка отправляет измерения с определенными интервалами на внешний передатчик (а затем на ноутбук), она может вызвать тревогу, когда количество зарегистрированных дыханий в минуту падает ниже заданного порога. Плесс считает, что это может быть полезно для человека, находящегося в реабилитации во время периодов повышенного риска, например, после выписки из больницы после передозировки или если ему назначены опиоиды после операции. "Это похоже на возможность носить шлем, если вы хотите кататься на мотоцикле", - говорит он.
В рамках исследования в ноябре команда протестировала таблетку на свинье, которая была подвергнута воздействию фентанила. Таблетка успешно обнаружила ультра-медленное дыхание, характеризующее потенциальную фатальную передозировку, и исследователи вовремя ввели лекарство, чтобы вернуть свинью к жизни.
Компания еще не тестировала способность таблетки обнаруживать передозировки у людей, но команда провела предварительное исследование безопасности и эффективности на добровольцах. Это исследование еще не опубликовано, но соавтор Али Резаи, нейрофизиолог и директор Нейронаучного института Рокфеллер, говорит, что результаты очень обнадеживающие: десять участников программы лечения наркомании в Центре надежды и исцеления Вест-Виргинского университета проглотили таблетку, и она успешно контролировала витальные показатели у всех без побочных эффектов.
Джеймс Мессенджер, который работает в качестве специалиста по поддержке восстановления и принимал участие в исследовании, говорит, что команда предупредила его о том, что таблетка будет большой, но он был приятно удивлен, узнав, что глотание капсулы было «абсолютно безболезненным». Как только она попала в его организм, он совсем не ощущал ее. «Это очень простой процесс», - говорит он.
Мессенджер слышал, как люди спорят о том, что такое устройство позволит продолжать употребление опиоидов, но он категорически не согласен. «С учетом моей текущей реабилитации, это будет дополнительным способом обеспечения безопасности», - говорит он. «Знание о том, что вам не нужно всегда носить с собой наркан, просто иметь этот дополнительный уровень поддержки, будет стоить того».
Цифровая отслеживающая таблетка не совсем новшество. Устройства, проглатываемые для отслеживания принятия лекарств и делания снимков внутренних органов, уже были одобрены Управлением по контролю качества пищевых продуктов и медикаментов США. Но несмотря на десятилетия исследований, цифровые таблетки еще не завоевали рынка. Например, Proteus Digital Health несколько лет назад возглавляла рынок проглатываемых устройств с Abilify MyCite - антипсихотическим лекарством, которое можно было отслеживать с помощью датчика и мобильного приложения, чтобы определить, принял ли кто-то таблетку. Но Proteus подало заявление о банкротстве в 2020 году после трудностей с продажей своего продукта врачам и страховым компаниям.
«Люди любят идею возможности понимания своего тела», - говорит бывший генеральный директор Proteus Эндрю Томпсон. Но он добавляет: «не знаю, есть ли значительный рынок для такого типа устройства».
В конце концов, в мире, полном Fitbits и Oura Rings, можно задаться вопросом, почему кто-то предпочтет проглотить батарею, чтобы отслеживать что-то такое базовое, как сердечный ритм. "Я не думаю, что это неудовлетворенная потребность", - говорит Джованни Ди Наполи, который является президентом медицинской компании Medtronic и руководит их бизнесом эндоскопии, но не участвовал в данном исследовании. Medtronic выпускает одно из самых известных проглатываемых устройств на рынке - PillCam, которая делает снимки желудочно-кишечного тракта вместо инвазивных эндоскопических процедур.
"Самое большое препятствие для внедрения этих таблеток - это не столько их технология, сколько контекст, в котором они применяются", - говорит Рамади. Если уже существует эффективный способ выполнения задачи, люди, скорее всего, не будут стремиться глотать электронику.
Например, Мессенджер считает, что есть преимущество в том, чтобы иметь носимое устройство внутри желудка, где его нельзя забыть, особенно если вы боретесь с активной зависимостью. "Помните, это популяция людей, которые обычно теряют вещи", - смеется он. "Таблетка находится в вашем теле. Вы не можете сказать: 'О, я не хочу носить это'".
И исследователи Celero Systems стремятся пойти дальше и использовать таблетку для доставки противоотравляющего препарата при передозировке. В 2021 году в журнале Stanford Lancet Commission эксперты, собравшиеся для предложения решений проблемы опиоидного кризиса, явно рекомендовали разработку систем, которые могли бы автоматически доставлять опиоидный антагонист во время передозировки. Компания Celero Systems уже протестировала прототип таблетки, высвобождающей лекарство у животных, и планирует провести испытания на людях в 2024 году.
На данный момент их следующим шагом будет усовершенствование тестов на апноэ сна: проверка таблетки на большем количестве участников (например, в ноябрьском исследовании участвовала только одна женщина) и изучение того, как сделать так, чтобы она оставалась в организме в течение более длительного времени. Дополнительные исследования уже проводятся, и Резаи надеется, что таблетка будет доступна на рынке в ближайшие несколько лет. Он считает, что эта капсула "имеет значительный потенциал для преобразования способа, которым мы мониторим, диагностируем и, возможно, лечим болезни".
Подписывайся: https://t.me/trivsin