Sensor de stent inalámbrico y sin batería advierte sobre obstrucciones en la vía biliar

Las afecciones que provocan el estrechamiento y cierre de los conductos biliares, como el cáncer de páncreas y de hígado, pueden ser tratadas mediante la inserción de stents para mantener los conductos abiertos. Sin embargo, estos stents pueden obstruirse por sedimentos bacterianos o cálculos biliares, lo que requiere un tratamiento urgente con antibióticos y el reemplazo del stent. En la actualidad, los proveedores de atención médica controlan las obstrucciones de los stents biliares mediante análisis de sangre, lo que significa que el problema debe alcanzar un nivel significativo para que el cuerpo indique su presencia. Los investigadores han desarrollado un nuevo sensor para los stents utilizados en el conducto biliar que podría ayudar a los médicos a detectar y abordar las obstrucciones de los stents de manera temprana, mejorando así la salud del paciente. Este sensor puede informar a los médicos sobre la acumulación de sedimentos bacterianos y permitir la intervención antes de que el paciente muestre signos de enfermedad.

Desarrollado por investigadores de la Universidad de Michigan (U-M; Ann Arbor, MI, EUA), el sensor mide 8 milímetros de largo y 1 milímetro de ancho. Está alojado en una estructura protectora de plástico impresa en 3D que se adhiere a stents de plástico. Durante una revisión, el paciente llevaría un detector similar a un cinturón alrededor de su cintura que emite un campo magnético alterno, cambiando su signo a varias frecuencias para inducir la vibración máxima, o resonante, en el sensor. A medida que el sensor vibra, cualquier masa que le añada peso se indica mediante una frecuencia resonante reducida. Un desafío importante fue detectar esta frecuencia resonante, que aparece como un campo magnético de respuesta emitido por el sensor, incluso a través de casi 18 centímetros de tejido abdominal rico en líquido. A través de un cuidadoso diseño de hardware y procesamiento de señales digitales, el equipo logró una relación señal-ruido de un millón a uno durante sus pruebas.

El diseño también mejora el alcance de comunicación al tiempo que minimiza el paso de señales, asegurando que los extremos de señalización y recepción del sensor no interfieran entre sí. Esto se logra mediante el desacoplamiento del dominio del tiempo, donde un extremo se suspende mientras el otro opera y viceversa. En el futuro, los investigadores planean desarrollar una versión compatible con stents metálicos. A largo plazo, pretenden miniaturizar aún más el sensor, permitiendo que múltiples sensores se distribuyan a lo largo del stent, cada uno con una frecuencia de resonancia diferente. Esto facilitaría la detección localizada de la acumulación del lodo biliar. Además, el equipo tiene la intención de crear una electrónica más asequible para el detector tipo cinturón, sentando las bases para los ensayos clínicos en humanos. A medida que esta tecnología evolucione, los sensores magnetoelásticos también podrían aplicarse en otras áreas del cuerpo, incluidos stents vasculares periféricos, stents coronarios de larga duración y stents ureterales.

"Este novedoso sensor de stent brinda la oportunidad de detectar obstrucciones biliares inminentes sin esperar síntomas clínicos, análisis de sangre o pruebas de diagnóstico por imágenes, que retrasan la intervención", dijo Richard Kwon, profesor clínico de medicina interna y gastroenterologíaen la Escuela de Medicina de la U-M y coautor del estudio en la revista Nature Microsystems & Nanoengineering.