南加州大学的研究人员创建了一个由人工智能（AI）驱动的系统，以跟踪能够监测肠道疾病迹象的小型设备。这些设备可能使高风险个体能够在家中关注其胃肠道（GI）健康，消除对侵入性医院检测的需求。该文章于6月12日发布在《细胞报告物理科学》期刊上，讨论了一种新的监测胃肠气体的方法，无需在医院环境中进行侵入性检测。南加州大学电气与计算机工程助理教授Yasser Khan将可吞食设备比作肠道的Fitbit，指出一旦被吞下后的跟踪一直是一个重大挑战。细菌分解食物时在肠道形成的气体可以提供关于一个人健康的宝贵见解。目前，医生使用直接方法，如排气收集和肠管收集来测量胃肠道气体。文章讨论了几种在胃中感应气体的方法，例如呼气测试和粪便分析。文章还引入了可吞食胶囊的概念，作为气体感应的潜在解决方案。研究人员开发了一个系统，包括一个穿戴式线圈，能够创建与嵌入可吞食药丸中的传感器相互作用的磁场。AI分析药丸接收到的信号，以高精度定位肠道中的设备。这项技术为体内精确气体感应提供了一个有希望的替代方案。该系统使用设备的光学气体传感膜实时跟踪氨的3D浓度，这是与溃疡和胃癌相关细菌的代理标志。
根据Khan的说法，以前监测可吞食设备穿过肠道的尝试依赖于大型桌面线圈，但可穿戴线圈可以在任何地方使用。这项技术还可能有其他用途，除了测量胃肠道气体外，例如检测克罗恩病引起的肠道炎症并将药物专门输送到这些区域。
研究人员在模拟胃肠道的各种模拟环境中测试了系统的性能，设备包括一个模拟牛肠和旨在模仿胃肠液体的液体，能够在测试中显示其定位能力并测量氧气和氨气的水平，Khan表示。Khan还提到，任何可吞食设备都可以利用他们开发的技术。然而，Khan也承认，该设备仍需改进，例如使其更小、更节能。展望未来，Khan和同事打算在猪身上测试该设备，以评估其在具有类人类生物学的生物体中的安全性和有效性。“我们预期这些试验结果会使设备离人类临床试验准备更近，”Khan解释道。“我们对系统的可行性抱有希望，并对其很快适合人类使用充满信心。”
