Мониторинг операционной раны после операции является важным этапом профилактики инфицирования, расслоения раны и других осложнений.
Однако, когда место хирургического вмешательства находится глубоко в теле, мониторинг обычно ограничивается клиническими наблюдениями или дорогостоящими рентгенологическими исследованиями, которые часто не позволяют выявить осложнения до того, как они станут опасными для жизни.
Жесткие биоэлектронные датчики могут быть имплантированы в тело для непрерывного мониторинга, но могут плохо интегрироваться с чувствительной тканью раны.
Чтобы обнаруживать раневые осложнения, как только они происходят, группа исследователей во главе с доцентом Джоном Хо из Электротехнической и компьютерной инженерии NUS, а также из Института инноваций и технологий в области здравоохранения NUS изобрела интеллектуальный шовный материал, который не требует батареи и может беспроводное восприятие и передача информации из глубоких хирургических участков.
Эти интеллектуальные шовные материалы включают в себя небольшой электронный датчик, который может контролировать целостность раны, несостоятельность желудка и микродвижения тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные швам медицинского назначения.
Этот научный прорыв был впервые опубликован в научном журналеПриродная биомедицинская инженерия15 октября 2021 г.
Как работают умные швы?
Изобретение команды NUS состоит из трех ключевых компонентов: шелковой нити медицинского назначения, покрытой проводящим полимером, что позволяет ему реагировать набеспроводные сигналы;безбатарейный электронный датчик;и беспроводной считыватель, используемый для управления нитью снаружи тела.
Одним из преимуществ этих «умных» швов является то, что их использование предполагает минимальную модификацию стандартной хирургической процедуры.При зашивании раны изолирующий участок нити продевается через электронный модуль и закрепляется нанесением медицинского силикона на электрические контакты.
Весь хирургический шов затем функционирует какопределение радиочастоты(RFID) и может считываться внешним считывателем, который посылает сигнал на интеллектуальную нить и обнаруживает отраженный сигнал.Изменение частоты отраженного сигнала свидетельствует о возможном хирургическом осложнении в области раны.
Умные нити можно считывать на глубину до 50 мм, в зависимости от длины задействованных стежков, и потенциально можно увеличить глубину за счет увеличения проводимости нити или чувствительности беспроводного считывателя.
Подобно существующим шовным материалам, клипсам и скобам, «умные» швы могут быть удалены после операции с помощью минимально инвазивной хирургической или эндоскопической процедуры, когда риск осложнений миновал.
Раннее выявление раневых осложнений
Для обнаружения различных типов осложнений, таких как несостоятельность желудка и инфекция, исследовательская группа покрыла датчик различными типами полимерного геля.
«Умные» швы также способны определить, порвались ли они или распустились, например, во время расхождения (разделения раны).Если шов разорван, внешний считыватель улавливает ослабленный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной интеллектуальным швом, предупреждая лечащего врача о необходимости принятия мер.
Хорошие результаты заживления, безопасный для клинического использования
В экспериментах команда показала, что раны, закрытые «умными» швами и немодифицированными шелковыми швами медицинского назначения, заживают естественным образом без существенных различий, причем первый обеспечивает дополнительное преимущество беспроводного зондирования.
Команда также протестировала нити с полимерным покрытием и обнаружила, что их прочность и биотоксичность для организма неотличимы от обычных нитей, а также убедилась, что уровни мощности, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.
Доцент Хо сказал: «В настоящее время послеоперационные осложнения часто не обнаруживаются до тех пор, пока у пациента не появятся системные симптомы, такие как боль, лихорадка или учащенное сердцебиение.Эти «умные» швы можно использовать в качестве инструмента раннего предупреждения, чтобы врачи могли вмешаться до того, как осложнение станет опасным для жизни, что может привести к снижению частоты повторных операций, более быстрому выздоровлению и улучшению результатов лечения пациентов».
Дальнейшее развитие
В будущем команда планирует разработать портативный беспроводной считыватель, который заменит установку, используемую в настоящее время для беспроводного считывания интеллектуальных швов, что позволит наблюдать за осложнениями даже за пределами клинических условий.Это может позволить пациентам раньше выписываться из стационара после операции.
В настоящее время команда работает с хирургами и производителями медицинского оборудования над адаптацией швов для обнаружения раневого кровотечения и несостоятельности после операции на желудочно-кишечном тракте.Они также стремятся увеличить рабочую глубину швов, что позволит контролировать более глубокие органы и ткани.
ПредоставленоНациональный университет Сингапура
Время публикации: 12 июля 2022 г.