Νέα

Η παρακολούθηση των χειρουργικών τραυμάτων μετά από μια επέμβαση είναι ένα σημαντικό βήμα για την πρόληψη μόλυνσης, διαχωρισμού τραύματος και άλλων επιπλοκών.

Ωστόσο, όταν το χειρουργικό σημείο βρίσκεται βαθιά στο σώμα, η παρακολούθηση συνήθως περιορίζεται σε κλινικές παρατηρήσεις ή δαπανηρές ακτινολογικές έρευνες που συχνά αποτυγχάνουν να ανιχνεύσουν επιπλοκές προτού γίνουν απειλητικές για τη ζωή.

Μπορούν να εμφυτευθούν σκληροί βιοηλεκτρονικοί αισθητήρες στο σώμα για συνεχή παρακολούθηση, αλλά ενδέχεται να μην ενσωματωθούν καλά με τον ευαίσθητο ιστό του τραύματος.

Για να ανιχνεύσει τις επιπλοκές του τραύματος αμέσως μόλις συμβούν, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον επίκουρο καθηγητή John Ho από το NUS Electrical and Computer Engineering καθώς και από το NUS Institute for Health Innovation & Technology εφηύρε ένα έξυπνο ράμμα που δεν χρειάζεται μπαταρία και μπορεί να ανιχνεύουν και μεταδίδουν ασύρματα πληροφορίες από βαθιές χειρουργικές τοποθεσίες.

Αυτά τα έξυπνα ράμματα ενσωματώνουν έναν μικρό ηλεκτρονικό αισθητήρα που μπορεί να παρακολουθεί την ακεραιότητα του τραύματος, τη γαστρική διαρροή και τις μικροκινήσεις των ιστών, ενώ παρέχει θεραπευτικά αποτελέσματα που είναι ισοδύναμα με ράμματα ιατρικής ποιότητας.

Αυτή η ερευνητική ανακάλυψη δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά στο επιστημονικό περιοδικόNature Βιοϊατρική Μηχανικήστις 15 Οκτωβρίου 2021.

Πώς λειτουργούν τα έξυπνα ράμματα;

Η εφεύρεση της ομάδας NUS έχει τρία βασικά συστατικά: ένα ράμμα από μετάξι ιατρικής ποιότητας που είναι επικαλυμμένο με ένα αγώγιμο πολυμερές για να ανταποκρίνεταιασύρματα σήματα; ηλεκτρονικός αισθητήρας χωρίς μπαταρία. και μια ασύρματη συσκευή ανάγνωσης που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του ράμματος έξω από το σώμα.

Ένα πλεονέκτημα αυτών των έξυπνων ραμμάτων είναι ότι η χρήση τους περιλαμβάνει ελάχιστη τροποποίηση της τυπικής χειρουργικής διαδικασίας. Κατά τη διάρκεια της ραφής του τραύματος, το μονωτικό τμήμα του ράμματος περνά μέσα από την ηλεκτρονική μονάδα και ασφαλίζεται με την εφαρμογή ιατρικής σιλικόνης στις ηλεκτρικές επαφές.

Ολόκληρη η χειρουργική βελονιά στη συνέχεια λειτουργεί ως ααναγνώριση ραδιοσυχνοτήτωνετικέτα (RFID) και μπορεί να διαβαστεί από έναν εξωτερικό αναγνώστη, ο οποίος στέλνει ένα σήμα στο έξυπνο ράμμα και ανιχνεύει το ανακλώμενο σήμα. Μια αλλαγή στη συχνότητα του ανακλώμενου σήματος υποδεικνύει μια πιθανή χειρουργική επιπλοκή στο σημείο του τραύματος.

Τα έξυπνα ράμματα μπορούν να διαβαστούν σε βάθος 50 mm, ανάλογα με το μήκος των βελονιών που εμπλέκονται, και το βάθος θα μπορούσε ενδεχομένως να επεκταθεί περαιτέρω αυξάνοντας την αγωγιμότητα του ράμματος ή την ευαισθησία του ασύρματου αναγνώστη.

Παρόμοια με τα υπάρχοντα ράμματα, κλιπ και συνδετήρες, τα έξυπνα ράμματα μπορούν να αφαιρεθούν μετεγχειρητικά με μια ελάχιστα επεμβατική χειρουργική ή ενδοσκοπική διαδικασία, όταν ο κίνδυνος επιπλοκών έχει περάσει.

Έγκαιρη ανίχνευση επιπλοκών τραύματος

Για να ανιχνεύσει διαφορετικούς τύπους επιπλοκών - όπως γαστρική διαρροή και μόλυνση - η ερευνητική ομάδα επικάλυψε τον αισθητήρα με διαφορετικούς τύπους πολυμερούς γέλης.

Τα έξυπνα ράμματα είναι επίσης σε θέση να ανιχνεύσουν εάν έχουν σπάσει ή ξετυλιχθεί, για παράδειγμα, κατά τη διάρκεια της διάσπασης (διαχωρισμός τραύματος). Εάν το ράμμα σπάσει, ο εξωτερικός αναγνώστης λαμβάνει ένα μειωμένο σήμα λόγω της μείωσης του μήκους της κεραίας που σχηματίζεται από το έξυπνο ράμμα, ειδοποιώντας τον θεράποντα γιατρό να αναλάβει δράση.

Καλά αποτελέσματα επούλωσης, ασφαλή για κλινική χρήση

Σε πειράματα, η ομάδα έδειξε ότι τα τραύματα που έκλεισαν από τα έξυπνα ράμματα και τα μη τροποποιημένα, ιατρικής ποιότητας μεταξωτά ράμματα επουλώθηκαν φυσικά χωρίς σημαντικές διαφορές, με το πρώτο να παρέχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της ασύρματης ανίχνευσης.

Η ομάδα δοκίμασε επίσης τα επικαλυμμένα με πολυμερές ράμματα και διαπίστωσε ότι η αντοχή και η βιοτοξικότητά τους για το σώμα δεν διακρίνονταν από τα κανονικά ράμματα και επίσης διασφάλισε ότι τα επίπεδα ισχύος που απαιτούνται για τη λειτουργία του συστήματος ήταν ασφαλή για το ανθρώπινο σώμα.

Ο αναπληρωτής καθηγητής Ho είπε, «Σήμερα, οι μετεγχειρητικές επιπλοκές συχνά δεν ανιχνεύονται έως ότου ο ασθενής εμφανίσει συστηματικά συμπτώματα όπως πόνο, πυρετό ή υψηλό καρδιακό ρυθμό. Αυτά τα έξυπνα ράμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο έγκαιρης προειδοποίησης για να επιτρέψουν στους γιατρούς να επέμβουν προτού η επιπλοκή καταστεί απειλητική για τη ζωή, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλότερα ποσοστά επανεπέμβασης, ταχύτερη ανάρρωση και βελτιωμένα αποτελέσματα».

Περαιτέρω ανάπτυξη

Στο μέλλον, η ομάδα ψάχνει να αναπτύξει έναν φορητό ασύρματο αναγνώστη για να αντικαταστήσει τη ρύθμιση που χρησιμοποιείται σήμερα για την ασύρματη ανάγνωση των έξυπνων ραμμάτων, επιτρέποντας την παρακολούθηση των επιπλοκών ακόμη και εκτός κλινικών ρυθμίσεων. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ασθενείς να πάρουν εξιτήριο νωρίτερα από το νοσοκομείο μετά την επέμβαση.

Η ομάδα συνεργάζεται τώρα με χειρουργούς και κατασκευαστές ιατρικών συσκευών για να προσαρμόσει τα ράμματα για την ανίχνευση αιμορραγίας και διαρροής τραύματος μετά από χειρουργική επέμβαση στο γαστρεντερικό. Επιδιώκουν επίσης να αυξήσουν το βάθος λειτουργίας των ραμμάτων, το οποίο θα επιτρέψει την παρακολούθηση βαθύτερων οργάνων και ιστών.

Παρέχεται απόΕθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης