可摄取电子设备检测患者呼吸抑制

诊断睡眠呼吸暂停等睡眠障碍通常需要患者在睡眠实验室过夜，并连接到各种传感器和监视器。来自麻省理工学院、Celero Systems和西弗吉尼亚大学的研究人员希望使用他们开发的可摄入胶囊来减少这一过程的侵入性，该胶囊可以监测患者胃肠道内的生命体征。

胶囊的大小与多种维生素差不多，它使用加速度计来测量患者的呼吸频率和心率。研究人员说，除了诊断睡眠呼吸暂停外，该设备还可用于检测高危人群的阿片类药物过量。

“这是一项令人兴奋的干预措施，可以帮助人们被诊断出来，然后在他们患有阻塞性睡眠呼吸暂停时接受适当的治疗，”麻省理工学院机械工程副教授、布莱根妇女医院胃肠病学家Giovanni Traverso说。“该设备还具有早期检测呼吸状态变化的潜力，无论是阿片类药物还是其他可以监测的疾病，如哮喘或慢性阻塞性肺病（COPD）。

在一项针对 10 名人类志愿者的研究中，研究人员表明，胶囊可用于监测生命体征和检测睡眠呼吸暂停发作，当患者在睡眠期间反复停止和开始呼吸时就会发生睡眠呼吸暂停发作。患者没有表现出胶囊的任何不良反应，胶囊无害地通过消化道。

Traverso是该研究的资深作者之一，还有麻省理工学院教授、麻省理工学院科赫综合癌症研究所成员罗伯特·兰格（Robert Langer）;维克多·菲诺莫尔（Victor Finomore），西弗吉尼亚大学医学院人类表现与应用神经科学研究中心主任;以及西弗吉尼亚大学医学院洛克菲勒神经科学研究所所长阿里·雷扎伊（Ali Rezai）。这篇论文今天发表在《 设备》杂志上。

生命体征测量

在过去的十年中，Traverso和Langer开发了一系列可摄取的传感器，可用于监测生命体征和诊断胃肠道疾病，如胃肠道减慢和炎症性肠病。

这项新研究的重点是测量生命体征，使用由Celero Systems开发的胶囊，其中包括一个加速度计，该加速度计可检测心脏跳动和肺部扩张产生的轻微运动。胶囊还包含两个小电池和一个无线天线，用于将数据传输到外部设备（如笔记本电脑）。

在动物模型的测试中，研究人员发现这种胶囊可以准确测量呼吸频率和心率。在一项实验中，他们表明传感器可以检测由大剂量芬太尼（一种阿片类药物）引起的呼吸频率下降。

基于这些结果，研究人员决定在西弗吉尼亚大学洛克菲勒神经科学研究所的临床试验中进一步测试胶囊。参加该研究的十名患者使用可摄入胶囊进行监测，这些患者还连接到通常用于监测睡眠的传感器，因此研究人员可以比较两种类型传感器的测量结果。

研究人员发现，他们的可摄入传感器能够准确测量呼吸频率和心率，并且还检测到其中一名患者经历的睡眠呼吸暂停发作。

“我们能够证明的是，使用胶囊，我们可以捕获与传统透皮传感器捕获的数据相匹配的数据，”Traverso说。“我们还观察到胶囊可以检测呼吸暂停，并且睡眠实验室中可用的标准监测系统证实了这一点。

在这项研究中，研究人员监测了胶囊在胃中发出的信号，但在之前的一项研究中，他们表明也可以从胃肠道的其他部位测量生命体征。

“胃通常会提供一些最好的信号，主要是因为它靠近心脏和肺部，但我们知道我们也可以在其他地方感觉到它们，”Traverso说。

没有患者报告胶囊有任何不适或伤害。摄入胶囊 14 天后进行的放射成像显示，它们都已穿过患者的身体。研究小组先前的研究表明，类似大小的物体通常会在一天多一点的时间内通过消化道。

严密监控

研究人员设想，这种传感器可用于诊断睡眠呼吸暂停，其侵入性比现在使用的基于皮肤的传感器要小。它还可用于监测患者何时开始治疗呼吸暂停，以确保治疗有效。

Celero Systems是一家由Traverso，Langer，哈佛医学院医学教授Jeremy Ruskin和现任首席执行官Benjamin Pless创立的公司，现在正在研究可用于检测睡眠呼吸暂停或阿片类药物过量的传感器。

“我们知道过量服用的人复发的风险更高，因此可以更密切地监测这些人，以便在再次服用过量的情况下，有人可以帮助他们，”Traverso说。

在未来的工作中，研究人员希望在设备中加入纳美芬等过量逆转剂，以便在人的呼吸频率减慢或停止时触发药物释放。他们还在研究延长胶囊在胃中停留时间的策略。

该研究由Karl van Tassel职业教授，麻省理工学院机械工程系和Celero Systems资助。

该论文的作者还包括 Pless、James Mahoney、Justin Kupec、Robert Stansbury、Daniel Bacher、Shannon Schuetz 和 Alison Hayward。