Pílula eletrônica monitora a respiração e a frequência cardíaca a partir do trato gastrointestinal

Uma pílula inteligente pode monitorar com precisão a respiração e a frequência cardíaca de dentro do trato gastrointestinal, o que pode ser útil para detectar a apneia¹ do sono e até overdoses de opioides.

O estudo descrevendo o dispositivo foi publicado na revista Device.

A apneia¹ do sono é definida como lapsos respiratórios durante o sono. O diagnóstico² geralmente envolve passar a noite no hospital enquanto está conectado a dispositivos que monitoram a respiração, a frequência cardíaca e outras medidas fisiológicas³ de uma pessoa.

Agora, Giovanni Traverso, do Instituto de Tecnologia de Massachusetts, e seus colegas desenvolveram um dispositivo eletrônico ingerível que pode permitir que as pessoas sejam avaliadas quanto à apneia¹ do sono de forma sem fio e barata enquanto estão em casa.

O dispositivo, que tem aproximadamente o tamanho de um suplemento vitamínico, contém um pequeno acelerômetro que mede a respiração e a frequência cardíaca detectando vibrações no trato gastrointestinal. Possui também um rádio⁴ de implante⁵ médico para transmitir essas informações a um computador externo.

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A equipe testou a pílula inteligente em 10 pessoas, com idade média de 41 anos, que já estavam agendadas no Centro de Avaliação de Medicina do Sono da Universidade de West Virginia.

Todos os participantes conseguiram engolir a pílula facilmente e não sentiram quaisquer efeitos colaterais⁶. Uma vez em suas entranhas, ela mediu a frequência respiratória com 93% de precisão e a frequência cardíaca com 96% de precisão, que foram determinadas conectando os participantes a um equipamento de monitoramento padrão.

Apenas uma pessoa no estudo tinha apneia¹ do sono não controlada, que os pesquisadores conseguiram detectar através das medições recolhidas pelo dispositivo.

Traverso e seus colegas acreditam que a pílula também poderia ser administrada a usuários de opioides para detectar se eles pararem de respirar devido a uma overdose e então enviar um alerta pedindo ajuda.

Para explorar esta ideia, eles introduziram a pílula no estômago⁷ de um porco anestesiado antes de lhe administrarem uma grande dose do opioide fentanil. O dispositivo detectou quando o fentanil causou uma queda acentuada na frequência respiratória do porco, permitindo aos pesquisadores administrar o medicamento naloxona para reverter os efeitos do opioide e retornar a frequência respiratória do porco ao normal.

Na sua forma atual, a pílula é normalmente excretada dentro de um dia, o que pode limitar a sua utilidade na detecção de overdoses. No entanto, os pesquisadores esperam modificá-la para que possa permanecer no estômago⁷ por mais tempo. Eles também estão procurando maneiras de projetar a pílula para que ela libere automaticamente naloxona quando um usuário de opioides parar de respirar.

Primeiro teste em humanos de uma pílula ingerível para monitoramento de sinais vitais⁸

Destaques

• Desenvolveu-se uma pílula de monitoramento de sinais vitais⁸ para monitorar as frequências respiratória e cardíaca.
• É a primeira vez que a frequência respiratória e a frequência cardíaca são monitoradas a partir do estômago⁷ humano com uma cápsula flutuante.
• Os dados alcançaram alta concordância com as métricas padrão do estudo do sono.
• Foram capturados eventos apneicos que são fisiologicamente semelhantes à depressão respiratória induzida por opioides.

Saiba mais sobre "Sinais vitais⁸ e suas funções" e "Distúrbios respiratórios do sono".

Panorama geral

Sensores usados no corpo, desde dispositivos implantáveis até monitores fitness usados no pulso, estão em uso há muitas décadas. Dispositivos implantáveis, como desfibriladores automáticos e marca-passos, têm sido preferidos para aplicações de suporte vital porque os dispositivos usados externamente podem ser retirados ou sofrer falta de conformidade. No entanto, a disponibilidade de dispositivos implantáveis é limitada devido ao custo e à invasividade do procedimento de implantação.

Os dispositivos ingeríveis têm o potencial de fornecer uma alternativa acessível aos dispositivos implantáveis, proporcionando alta adesão com invasividade e custo muito mais baixos.

Neste trabalho, relatou-se a primeira experiência humana com um monitor balístico ingerível que pode medir a respiração e a atividade cardíaca.

Mostrou-se que o sensor ingerível tem o potencial de substituir sensores intrusivos usados externamente para estudos do sono e que poderia servir de base para um dispositivo autônomo que salva vidas para resgatar pessoas de uma overdose acidental de opiáceos.

Resumo

Os eletrônicos ingeríveis podem transformar a forma como os pacientes são diagnosticados e tratados em muitas condições. Desenvolveu-se uma pílula ingerível de monitoramento de sinais vitais⁸ (pílula de MSV) capaz de monitorar sinais vitais⁸, incluindo frequências respiratória e cardíaca.

O desempenho da pílula de MSV foi avaliado em um modelo suíno de overdose de opiáceos e em um ensaio humano com pacientes em um laboratório do sono.

Os estudos do sono envolvem admissão em uma instalação, colocação de vários sensores de pele⁹ e observação durante a noite. A hipótese é que a pílula de MSV poderia diagnosticar alterações clinicamente significativas no estado respiratório, como apneia¹, de forma discreta.

A pílula de MSV foi avaliada em 10 seres humanos sem eventos adversos. Os fluxos de dados capturados pela pílula de MSV alcançaram alta concordância com as métricas padrão do estudo do sono.

Monitores de sinais vitais⁸ ingeríveis podem transformar o diagnóstico² de distúrbios respiratórios relacionados ao sono e capturar eventos potencialmente fatais, como apneia¹ ou overdose de opioides.

Veja também sobre "Overdose", "Higiene do sono" e "Insuficiência respiratória¹⁰".

Fontes:
Device, Vol. 1, Nº 5, em 17 de novembro de 2023.
New Scientist, notícia publicada em 17 de novembro de 2023.