電子支架治胃酸倒流

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香港中文大學的研究團隊研發了一種無線供電的電子支架,可利用電刺激預防及治療胃酸倒流。研究已於學術期刊《Science Advances》發表。

食管反流病(Gastroesophageal Reflux Disease,GERD)又稱胃酸倒流,是下食道括約肌功能失調或退化引起的胃腸道疾病,在全球十分普遍,而且難以治愈。

下食道括約肌鬆弛

胃酸倒流在長者及肥胖人群中較為常見。正常情況下,食道的下食道括約肌是處於「緊閉」狀態,在進食時,括約肌會放鬆,讓食物進入胃部,但胃酸倒流患者的下食道括約肌較容易不自主地放鬆,令胃內的容物,例如胃酸、膽汁等倒流到食道,就是胃酸倒流。

症狀包括胃酸倒流和胸痛(胃灼熱)。約8%的患者需要終生服藥,嚴重影響身心健康。除了藥物治療,嚴重胃酸倒流的患者或會採用腹腔鏡胃底折疊術和磁環增強術等手術來加強下食管括約肌的閉合,此外,最新的植入式電刺激系統更可恢復下食道括約肌的正常功能而不影響吞嚥。然而,上述方法均需要進行入侵性手術,且沉重的手術費用和潛在的手術相關風險亦阻礙植入式電刺激系統的廣泛應用。

隨著全球胃酸倒流患病率的增加,研發入侵性較低的電刺激系統以減低入侵性手術的風險,並提高胃酸倒流患者對電刺激療法的接受程度是必須的。

非入侵性手術植入裝置

香港中文大學工程學院張立教授、醫學院趙偉仁教授及陳啟楓教授領導的研究團隊研發了一種無線供電的電子支架,克服了生物電子植入物的供電問題,為傳統需要通過入侵性手術進行的胃腸道原位診斷和治療提供了無創免手術的方法,並以非入侵性方式進入。

電子支架由具彈性的醫用食管支架、液態金屬天線和可伸縮的柔性脈衝發電器組成。液態金屬具低熔點和易導電的特性,在體溫下能保持柔軟狀態,令液態金屬天線可以隨食道蠕動而變形。電子支架是經由口腔進入病人的食道下括約肌,利用微針電極刺激穿透黏膜,在食道下括約肌造成天然收縮頻率,從而減低胃酸倒流的情況。

中大醫學院周毓浩創新醫學技術中心主任趙偉仁教授表示:「經口腔的腔內手術對胃腸道的入侵性較低,有助診斷和進行無創手術。研究提供了一個通過電刺激調節胃酸倒流的生物電子平台,並在活豬上進行實驗,證實電子支架可以提供持續電刺激,增加食道下括約肌的壓力,以入侵性較低的方式防止胃酸倒流。下一步將改進實驗室製造的原型,轉化為可用於臨床的產品。我們會繼續進行跨學科合作研究,以推動這項研究發展,讓更多人受益。」

機械與自動化工程學系張立教授指出:「是次與醫學院的合作中,工程學院提出了電子支架平台和經口遞送的方案,以解決黏膜界面生物電子器械中的幾個主要挑戰,包括如何為體內生物電子裝置作無線供電,尤其是用於電刺激等耗電應用,以及如何設計微針電極,使其穿透黏膜(保護胃腸道的天然屏障),並提供高效和安全的電刺激。」

周毓浩創新醫學技術中心研究助理教授陳啟楓教授指出:「數碼醫學對我們的日常生活產生了變革性影響,在臨床上有巨大的應用潛力,例如將電子支架結合壓力感應器或其他生物傳感器用於生理評估,以及將收集得的病理數據實時調整電刺激參數,為患者提供精準的個人化治療。此外,此平台的應用不僅限於治療胃酸倒流,還包括胃腸道其他部位或其他有自然孔洞的器官。」3

 

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