Magnetic pill tracking : a novel non-invasive tool for investigation of human digestive motility

RESUME Les améliorations méthodologiques des dernières décennies ont permis une meilleure compréhension de la motilité gastro-intestinale. Il manque toutefois une méthode qui permette de suivre la progression du chyme le long du tube gastro-intestinal. Pour permettre l'étude de la motilité de tout le tractus digestif humain, une nouvelle technique, peu invasive, a été élaborée au Département de Physiologie, en collaboration avec l'EPFL. Appelée "Magnet Tracking", la technique est basée sur la détection du champ magnétique généré par des matériaux ferromagnétiques avalés. A cet usage, une pilule magnétique, une matrice de capteurs et un logiciel ont été développés. L'objet de ce travail est de démontrer la faisabilité d'un examen de la motilité gastro-intestinale chez l'Homme par cette méthode. L'aimant est un cylindre (ø 6x7 mm, 0.2 cm3) protégé par une gaine de silicone. Le système de mesure est constitué d'une matrice de 4x4 capteurs et d'un ordinateur portable. Les capteurs fonctionnent sur l'effet Hall. Grâce à l'interface informatique, l'évolution de la position de l'aimant est suivie en temps réel à travers tout le tractus digestif. Sa position est exprimée en fonction du temps ou reproduite en 3-D sous forme d'une trajectoire. Différents programmes ont été crées pour analyser la dynamique des mouvements de l'aimant et caractériser la motilité digestive. Dix jeunes volontaires en bonne santé ont participé à l'étude. L'aimant a été avalé après une nuit de jeûne et son séjour intra digestif suivi pendant 2 jours consécutifs. Le temps moyen de mesure était de 34 heures. Chaque sujet a été examiné une fois sauf un qui a répété sept fois l'expérience. Les sujets restaient en décubitus dorsal, tranquilles et pouvaient interrompre la mesure s'ils le désiraient. Ils sont restés à jeûne le premier jour. L'évacuation de l'aimant a été contrôlée chez tous les sujets. Tous les sujets ont bien supporté l'examen. Le marqueur a pu être détecté de l'oesophage au rectum. La trajectoire ainsi constituée représente une conformation de l'anatomie digestive : une bonne superposition de celle-ci à l'anatomie est obtenue à partir des images de radiologie conventionnelle (CT-scan, lavement à la gastrografine). Les mouvements de l'aimant ont été caractérisés selon leur périodicité, leur amplitude ou leur vitesse pour chaque segment du tractus digestif. Ces informations physiologiques sont bien corrélées à celles obtenues par des méthodes établies d'étude de la motilité gastro-intestinale. Ce travail démontre la faisabilité d'un examen de la motilité gastro-intestinal chez l'Homme par la méthode de Magnet Tracking. La technique fournit les données anatomiques et permet d'analyser en temps réel la dynamique des mouvements du tube digestif. Cette méthode peu invasive ouvre d'intéressantes perspectives pour l'étude de motilité dans des conditions physiologiques et pathologiques. Des expériences visant à valider cette approche en tant que méthode clinique sont en voie de réalisation dans plusieurs centres en Suisse et à l'étranger. SUMMARY Methodological improvements realised over the last decades have permitted a better understanding of gastrointestinal motility. Nevertheless, a method allowing a continuous following of lumina' contents is still lacking. In order to study the human digestive tract motility, a new minimally invasive technique was developed at the Department of Physiology in collaboration with Swiss Federal Institute of Technology. The method is based on the detection of magnetic field generated by swallowed ferromagnetic materials. The aim of our work was to demonstrate the feasibility of this new approach to study the human gastrointestinal motility. The magnet used was a cylinder (ø6x7mm, 0.2 cm3) coated with silicon. The magnet tracking system consisted of a 4x4 matrix of sensors based on the Hall effect Signals from the sensors were digitised and sent to a laptop computer for processing and storage. Specific software was conceived to analyse in real time the progression of the magnet through the gastrointestinal tube. Ten young and healthy volunteers were enrolled in the study. After a fasting period of 12 hours, they swallowed the magnet. The pill was then tracked for two consecutive days for 34 hours on average. Each subject was studied once except one who was studied seven times. Every subject laid on his back for the entire experiment but could interrupt it at anytime. Evacuation of the magnet was controlled in all subjects. The examination was well tolerated. The pill could be followed from the esophagus to the rectum. The trajectory of the magnet represented a "mould" of the anatomy of the digestive tube: a good superimposition with radiological anatomy (gastrografin contrast and CT) was obtained. Movements of the magnet were characterized by periodicity, velocity, and amplitude of displacements for every segment of the digestive tract. The physiological information corresponded well to data from current methods of studying gastrointestinal motility. This work demonstrates the feasibility of the new approach in studies of human gastrointestinal motility. The technique allows to correlate in real time the dynamics of digestive movements with the anatomical data. This minimally invasive method is ready for studies of human gastrointestinal motility under physiological as well as pathological conditions. Studies aiming at validation of this new approach as a clinically relevant tool are being realised in several centres in Switzerland and abroad. Abstract: A new minimally invasive technique allowing for anatomical mapping and motility studies along the entire human digestive system is presented. The technique is based on continuous tracking of a small magnet progressing through the digestive tract. The coordinates of the magnet are calculated from signals recorded by 16 magnetic field sensors located over the abdomen. The magnet position, orientation and trajectory are displayed in real time. Ten young healthy volunteers were followed during 34 h. The technique was well tolerated and no complication was encountered, The information obtained was 3-D con-figuration of the digestive tract and dynamics of the magnet displacement (velocity, transit time, length estimation, rhythms). In the same individual, repea-ted examination gave very reproducible results. The anatomical and physiological information obtained corresponded well to data from current methods and imaging. This simple, minimally invasive technique permits examination of the entire digestive tract and is suitable for both research and clinical studies. In combination with other methods, it may represent a useful tool for studies of Cl motility with respect to normal and pathological conditions.

Investigation of memory, executive functions, and anatomic correlates in asymptomatic FMR1 premutation carriers.

Fragile X-associated tremor/ataxia syndrome (FXTAS) is a late-onset movement disorder associated with FMR1 premutation alleles. Asymptomatic premutation (aPM) carriers have preserved cognitive functions, but they present subtle executive deficits. Current efforts are focusing on the identification of specific cognitive markers that can detect aPM carriers at higher risk of developing FXTAS. This study aims at evaluating verbal memory and executive functions as early markers of disease progression while exploring associated brain structure changes using diffusion tensor imaging. We assessed 30 aPM men and 38 intrafamilial controls. The groups perform similarly in the executive domain except for decreased performance in motor planning in aPM carriers. In the memory domain, aPM carriers present a significant decrease in verbal encoding and retrieval. Retrieval is associated with microstructural changes of the white matter (WM) of the left hippocampal fimbria. Encoding is associated with changes in the WM under the right dorsolateral prefrontal cortex, a region implicated in relational memory encoding. These associations were found in the aPM group only and did not show age-related decline. This may be interpreted as a neurodevelopmental effect of the premutation, and longitudinal studies are required to better understand these mechanisms.

Use of DNA profiles for investigation using a simulated national DNA database: Part II. Statistical and ethical considerations on familial searching.

Familial searching consists of searching for a full profile left at a crime scene in a National DNA Database (NDNAD). In this paper we are interested in the circumstance where no full match is returned, but a partial match is found between a database member's profile and the crime stain. Because close relatives share more of their DNA than unrelated persons, this partial match may indicate that the crime stain was left by a close relative of the person with whom the partial match was found. This approach has successfully solved important crimes in the UK and the USA. In a previous paper, a model, which takes into account substructure and siblings, was used to simulate a NDNAD. In this paper, we have used this model to test the usefulness of familial searching and offer guidelines for pre-assessment of the cases based on the likelihood ratio. Siblings of "persons" present in the simulated Swiss NDNAD were created. These profiles (N=10,000) were used as traces and were then compared to the whole database (N=100,000). The statistical results obtained show that the technique has great potential confirming the findings of previous studies. However, effectiveness of the technique is only one part of the story. Familial searching has juridical and ethical aspects that should not be ignored. In Switzerland for example, there are no specific guidelines to the legality or otherwise of familial searching. This article both presents statistical results, and addresses criminological and civil liberties aspects to take into account risks and benefits of familial searching.

Traçologie: la trace, vecteur fondamental de la police scientifique

Les développements technologiques et la spécialisation des laboratoires de police scientifique et de science forensique éloignent de plus en plus les spécialistes de leur objet d'étude: la trace comme vestige, avec toutes les difficultés associées à son caractère unique, non contrôlé qui lui donnent la dimension d'une recherche historique plus qu'expérimentale. Pour paraphraser Kirk (Kirk 1963), la discipline qui touche à l'exploitation des traces fait appel à une pléthore de moyens techniques, mais manque cruellement de recherches et de développements fondamentaux. Cela se reflète d'ailleurs dans l'absence de rigueur quant au vocabulaire utilisé et une confusion dans la nomenclature, par exemple entre l'empreinte (référent) et la trace, l'échantillon (statistiquement sélectionné) et le spécimen, l'analyse, qui n'est pas que chimique, la contamination et la pollution. Ce manque de rigueur traverse la littérature scientifique et cet essai vise à clarifier la terminologie et à proposer un emploi sémantique strict du vocabulaire et des notions de base qui touchent aux fondements de la discipline.

Une question de temps: apprentissage par problème dans un cours de police scientifique

Cet article présente l'évaluation du scénario pédagogique d'un cours portant sur la datation et la chronologie en police scientifique organisé autour d'un apprentissage par problèmes (APP). Ce cours est organisé en APP pour aborder autant les questions pratiques que les concepts théoriques avec les étudiants, remplaçant ainsi une partie d'un enseignement ex cathedra. L'évaluation du scénario a mis en évidence le degré élevé de motivation des étudiants lié aux types de problèmes proposés, issus de situations réelles. Ceux-ci ont appris à travailler en groupe et à interagir de manière systématique avec leur entourage, étant ainsi partenaire de leur apprentissage plutôt que récepteurs. Cette nouvelle façon d'aborder l'enseignement théorique a également permis à l'enseignante d'améliorer ses capacités à transmettre les compétences visées au long du processus mis en place et ceci tout particulièrement en terme de transfert de la théorie vers la pratique.

La datation des traces digitales (partie II): proposition d'une approche formelle

«Quel est l'âge de cette trace digitale?» Cette question est relativement souvent soulevée durant une investigation ou au tribunal, lorsque la personne suspectée admet avoir laissé ses traces sur une scène de crime mais prétend l'avoir fait à un autre moment que celui du crime et pour une raison innocente. La première partie de cet article mettait en évidence le manque de consensus actuel dans les réponses données à cette question par les experts du domaine, ainsi que le fait qu'aucune méthodologie n'est pour l'heure validée et acceptée par la communauté forensique. C'est pourquoi ce deuxième article propose une approche formelle et pragmatique afin d'aborder la question de la datation des traces digitales en se basant sur la recherche actuelle dans le domaine du vieillissement de composés lipidiques détectés dans les traces digitales. Cette approche permet ainsi d'identifier quel type d'information le scientifique serait capable d'apporter aux enquêteurs et/ou à la Cour lors de cas de datation des traces digitales à l'heure actuelle, dans quelles conditions, et quels sont les développements encore nécessaires.

Une question de temps: apprentissage par problèmes dans un cours de police scientifique

La communication présente l'évaluation du scénario pédagogique d'un cours portant sur la datation et la chronologie en police scientifique organisé autour d'un apprentissage par problèmes.

The prosecution service function within the spanish criminal justice system

The Spanish judicial system is independent and headed by the Supreme Court. Spain has a civil law system. The criminal procedure is governed by the legality principle--by opposition to the opportunity or expediency principle--which implies that prosecution must take place in all cases in which sufficient evidence exists of guilt. Traditionally, the role of the PPS in Spain has been very limited during the investigative stage of the process. That stage is under the responsibility of the Examining Magistrate (EM). Since the end of the 1980s, a series of modifications has been introduced in order to extend the functions of the PPS. In 1988, the PPS received extended competences which allow them to receive reports of offenses. Upon knowing of an offense (reported or known to have been committed), the PPS can initiate the criminal proceeding. The PPS is also allowed to lead a sort of plea bargain under a series of restrictive conditions and only for some offenses. At the same time, the PPS received extended competences in the juvenile justice criminal proceeding in 2000. With all this said, the role of the PPS has not changed radically and, during the investigative stage of the process, their main role remains the presentation of the accusation, playing a more active role during the trial stage of the proceeding. In this article the national criminal justice system of Spain is described. Special attention is paid to the function of the PPS within this framework and its relationship to police and courts. The article refers to legal provisions and the factual handling of criminal cases.