Технология древних инков вдохновила ученых на более простой способ диагностики желудочно-кишечного тракта

Задолго до появления компьютеров инки собирали данные и вели записи с помощью узелковых веревок, известных как кипу. Эта технология вдохновила их на создание новой системы оценки проблем желудочно-кишечного тракта, которая значительно дешевле традиционных методов.

Когда мы перевариваем пищу, она продвигается по желудочно-кишечному тракту (ЖКТ) с помощью последовательных мышечных сокращений. Если эти сокращения рассинхронизируются или просто не происходят вовсе, могут возникнуть такие проблемы, как изжога, запоры и синдром раздраженного кишечника.

Чтобы проверить, что происходит в желудочно-кишечном тракте, длинный, гибкий, трубчатый прибор, известный как манометрический катетер высокого разрешения, может быть проведен через нос пациента, по пищеводу и в желудок.

Ряд датчиков, расположенных по всей длине катетера, фиксируют изменения давления в желудочно-кишечном тракте в режиме реального времени и выводят данные на экран компьютера.

Это эффективная система, но достаточно дорогостоящая, поэтому больницы и клиники в развивающихся странах не могут себе ее позволить. Кроме того, поскольку катетер нельзя дезинфицировать в обычно используемом автоклаве, его приходится стерилизовать с помощью специального химического процесса.

В поисках более простой и менее дорогостоящей альтернативы группа специалистов Массачусетского технологического института разработала так называемый QUipu-Inspired Liquid metal-enabled pressure Transducer - или QUILT.

Он состоит из тонкой силиконовой трубки, которая заполнена жидким металлом (эвтектическим галлием-индием) и запаяна с обоих концов. Трубка завязывается на ряд узлов, расположенных на расстоянии 1 см (0,4 дюйма) друг от друга, что соответствует расстоянию между датчиками на манометрическом катетере. Как и один из этих катетеров, он вводится через нос в желудочно-кишечный тракт.

Когда мышцы вдоль тракта оказывают давление на один из узлов, это давление вызывает увеличение электрического сопротивления металла внутри узла - чем больше это увеличение, тем выше давление. Это изменение можно измерить с помощью мультиметра, подключенного к внешнему концу QUILT, и преобразовать в значение давления на мышцы на подключенном компьютере.

Для того чтобы определить, в какой части желудочно-кишечного тракта происходит сокращение, можно одновременно вводить и контролировать несколько трубок - каждая с различным пространственным расположением узлов.

В тестах на животных QUILT использовался для измерения давления в пищеводе при проглатывании пищи и для измерения рефлекса, известного как ректоанальный тормозной рефлекс. Было установлено, что в обоих случаях показания были на одном уровне с показаниями, полученными с помощью манометрического катетера. Однако, поскольку QUILT лучше выдерживают высокие температуры, их можно стерилизовать в автоклаве. При этом они достаточно дешевы, чтобы их можно было просто утилизировать после каждого использования.

"Они очень быстро изготавливаются и очень дешевы", - сказал Кеванг Нан, соавтор исследования вместе с Сахабом Бабаи. "Еще одна причина сделать манометры для ЖКТ дешевыми и одноразовыми - это содействие децентрализованной диагностике. В данном случае дешевизна облегчает доступность за счет снижения стоимости, а одноразовость еще больше способствует принятию населением, поскольку исключает затраты на обслуживание и снижает количество осложнений во время использования".

Статья об этом исследовании, старшим автором которой является доцент Джованни Траверсо, была недавно опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.