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수술 후 수술 상처를 모니터링하는 것은 감염, 상처 분리 및 기타 합병증을 예방하는 중요한 단계입니다.

그러나 수술 부위가 신체 깊숙한 경우 모니터링은 일반적으로 임상 관찰이나 비용이 많이 드는 방사선 조사로 제한되어 생명을 위협하기 전에 합병증을 발견하지 못하는 경우가 많습니다.

견고한 생체전자 센서는 지속적인 모니터링을 위해 신체에 이식할 수 있지만 민감한 상처 조직과 잘 통합되지 않을 수 있습니다.

상처 합병증이 발생하는 즉시 감지하기 위해 NUS 전기 및 컴퓨터 공학 조교수 John Ho와 NUS 건강 혁신 기술 연구소가 이끄는 연구팀은 배터리가 필요 없고 깊은 수술 부위에서 정보를 무선으로 감지하고 전송합니다.

이러한 스마트 봉합사는 상처 무결성, 위 누출 및 조직 미세 움직임을 모니터링할 수 있는 소형 전자 센서를 통합하는 동시에 의료용 봉합사와 동등한 치유 결과를 제공합니다.

이 연구의 획기적인 발전은 과학 저널에 처음 게재되었습니다.자연의생명공학과2021년 10월 15일.

스마트 봉합사는 어떻게 작동하나요?

NUS 팀의 발명품에는 세 가지 핵심 구성 요소가 있습니다. 전도성 폴리머로 코팅된 의료용 실크 봉합사입니다.무선 신호; 배터리가 필요 없는 전자 센서; 그리고 체외에서 봉합사를 작동하는데 사용되는 무선 판독기.

이러한 스마트 봉합사의 한 가지 장점은 표준 수술 절차의 수정을 최소화한다는 것입니다. 상처를 봉합하는 동안 봉합사의 절연 부분이 전자 모듈을 통과하여 전기 접점에 의료용 실리콘을 도포하여 고정됩니다.

전체 수술 스티치는 다음과 같은 기능을 합니다.무선 주파수 식별(RFID) 태그는 스마트 봉합사에 신호를 보내고 반사된 신호를 감지하는 외부 리더로 읽을 수 있습니다. 반사된 신호의 주파수 변화는 상처 부위의 수술 합병증 가능성을 나타냅니다.

스마트 봉합사는 포함된 스티치 길이에 따라 최대 50mm 깊이까지 읽을 수 있으며, 봉합사의 전도성이나 무선 판독기의 감도를 높이면 깊이가 더 확장될 수 있습니다.

스마트 봉합사는 기존 봉합사, 클립, 스테이플과 유사하게 수술 후 합병증의 위험이 지나간 후 ​​최소 침습 수술이나 내시경 시술을 통해 제거할 수 있습니다.

상처 합병증의 조기 발견

위 누출 및 감염과 같은 다양한 유형의 합병증을 감지하기 위해 연구팀은 센서를 다양한 유형의 폴리머 젤로 코팅했습니다.

스마트 봉합사는 예를 들어 열개(상처 분리) 중에 부러지거나 풀렸는지 여부도 감지할 수 있습니다. 봉합사가 부러지면 스마트 봉합사에 의해 형성된 안테나 길이의 감소로 인해 감소된 신호를 외부 리더가 포착해 주치의에게 조치를 알린다.

좋은 치유 결과, 임상 사용에 안전함

실험에서 팀은 스마트 봉합사로 봉합된 상처와 변형되지 않은 의료용 실크 봉합사 모두 큰 차이 없이 자연적으로 치유되었으며 전자는 무선 감지의 추가적인 이점을 제공한다는 것을 보여주었습니다.

연구팀은 또한 폴리머 코팅 봉합사를 테스트한 결과 강도와 신체에 대한 생물학적 독성이 일반 봉합사와 구별할 수 없다는 사실을 확인했으며 시스템을 작동하는 데 필요한 전력 수준이 인체에 안전한지 확인했습니다.

Ho 교수는 “현재 수술 후 합병증은 환자가 통증, 발열, 높은 심박수 등 전신 증상을 경험할 때까지 발견되지 않는 경우가 많다. 이러한 스마트 봉합사는 합병증이 생명을 위협하기 전에 의사가 개입할 수 있도록 하는 조기 경보 도구로 사용될 수 있으며, 이를 통해 재수술률을 낮추고 회복 속도를 높이며 환자 결과를 향상시킬 수 있습니다.”

추가 개발

앞으로 팀은 현재 스마트 봉합사를 무선으로 판독하는 데 사용되는 설정을 대체하여 임상 환경 외부에서도 합병증을 감시할 수 있는 휴대용 무선 판독기를 개발할 계획입니다. 이를 통해 환자는 수술 후 병원에서 더 일찍 퇴원할 수 있습니다.

연구팀은 현재 위장 수술 후 상처 출혈과 누출을 감지하기 위해 봉합사를 적용하기 위해 외과 의사 및 의료 기기 제조업체와 협력하고 있습니다. 그들은 또한 더 깊은 장기와 조직을 모니터링할 수 있도록 봉합사의 작동 깊이를 늘리는 방법을 모색하고 있습니다.

제공자:싱가포르 국립대학교