Nieuws

Het monitoren van chirurgische wonden na een operatie is een belangrijke stap om infectie, wondscheiding en andere complicaties te voorkomen.

Wanneer de operatieplaats zich echter diep in het lichaam bevindt, blijft de monitoring normaal gesproken beperkt tot klinische observaties of dure radiologische onderzoeken, waarbij complicaties vaak niet worden opgespoord voordat deze levensbedreigend worden.

Harde bio-elektronische sensoren kunnen in het lichaam worden geïmplanteerd voor continue monitoring, maar kunnen mogelijk niet goed integreren met gevoelig wondweefsel.

Om wondcomplicaties op te sporen zodra ze zich voordoen, heeft een team van onderzoekers onder leiding van assistent-professor John Ho van de NUS Electrical and Computer Engineering en het NUS Institute for Health Innovation & Technology een slimme hechtdraad uitgevonden die geen batterijen bevat en die draadloos informatie detecteren en verzenden vanaf diepe chirurgische locaties.

Deze slimme hechtingen bevatten een kleine elektronische sensor die de wondintegriteit, maaglekkage en microbewegingen van het weefsel kan monitoren, terwijl ze genezingsresultaten bieden die gelijkwaardig zijn aan hechtingen van medische kwaliteit.

Deze doorbraak in het onderzoek werd voor het eerst gepubliceerd in het wetenschappelijke tijdschriftNatuur Biomedische Technologieop 15 oktober 2021.

Hoe werken de slimme hechtingen?

De uitvinding van het NUS-team bestaat uit drie belangrijke componenten: een zijden hechtdraad van medische kwaliteit die is gecoat met een geleidend polymeer zodat deze kan reageren opdraadloze signalen; een batterijloze elektronische sensor; en een draadloze lezer die wordt gebruikt om de hechting van buiten het lichaam te bedienen.

Een voordeel van deze slimme hechtingen is dat het gebruik ervan een minimale wijziging van de standaard chirurgische procedure met zich meebrengt. Tijdens het hechten van de wond wordt het isolerende deel van de hechting door de elektronische module gehaald en vastgezet door medische siliconen op de elektrische contacten aan te brengen.

De gehele chirurgische steek functioneert dan als eenradiofrequentie-identificatie(RFID)-tag en kan worden gelezen door een externe lezer, die een signaal naar de slimme hechtdraad stuurt en het gereflecteerde signaal detecteert. Een verandering in de frequentie van het gereflecteerde signaal duidt op een mogelijke chirurgische complicatie op de wondlocatie.

De slimme hechtingen kunnen worden gelezen tot een diepte van 50 mm, afhankelijk van de lengte van de betrokken hechtingen, en de diepte kan mogelijk nog verder worden vergroot door de geleidbaarheid van de hechting of de gevoeligheid van de draadloze lezer te vergroten.

Net als bestaande hechtingen, clips en nietjes kunnen de slimme hechtingen postoperatief worden verwijderd door een minimaal invasieve chirurgische of endoscopische procedure wanneer het risico op complicaties voorbij is.

Vroege detectie van wondcomplicaties

Om verschillende soorten complicaties te detecteren, zoals maaglekkage en infectie, bedekte het onderzoeksteam de sensor met verschillende soorten polymeergel.

De slimme hechtingen kunnen ook detecteren of ze gebroken of ontrafeld zijn, bijvoorbeeld tijdens dehiscentie (wondscheiding). Als de hechting kapot is, vangt de externe lezer een verminderd signaal op als gevolg van een vermindering van de lengte van de antenne gevormd door de slimme hechting, waardoor de behandelende arts wordt gewaarschuwd om actie te ondernemen.

Goede genezingsresultaten, veilig voor klinisch gebruik

In experimenten toonde het team aan dat wonden gesloten door slimme hechtingen en ongemodificeerde zijden hechtingen van medische kwaliteit beide op natuurlijke wijze genazen zonder significante verschillen, waarbij de eerste het extra voordeel van draadloze detectie bood.

Het team testte ook de met polymeer gecoate hechtingen en ontdekte dat de sterkte en biotoxiciteit voor het lichaam niet te onderscheiden waren van normale hechtingen, en zorgde er ook voor dat de energieniveaus die nodig waren om het systeem te bedienen veilig waren voor het menselijk lichaam.

Asst Prof Ho zei: “Momenteel worden postoperatieve complicaties vaak pas ontdekt als de patiënt systemische symptomen ervaart zoals pijn, koorts of een hoge hartslag. Deze slimme hechtingen kunnen worden gebruikt als hulpmiddel voor vroegtijdige waarschuwing, zodat artsen kunnen ingrijpen voordat de complicatie levensbedreigend wordt, wat kan leiden tot minder heroperaties, sneller herstel en betere patiëntresultaten.”

Verdere ontwikkeling

In de toekomst wil het team een ​​draagbare draadloze lezer ontwikkelen ter vervanging van de opstelling die momenteel wordt gebruikt voor het draadloos uitlezen van de slimme hechtingen, waardoor toezicht op complicaties zelfs buiten de klinische omgeving mogelijk wordt. Hierdoor kunnen patiënten na de operatie eerder uit het ziekenhuis worden ontslagen.

Het team werkt nu samen met chirurgen en fabrikanten van medische apparatuur om de hechtingen aan te passen voor het opsporen van wondbloedingen en lekkage na gastro-intestinale chirurgie. Ze willen ook de operatiediepte van de hechtingen vergroten, waardoor diepere organen en weefsels kunnen worden gemonitord.

Geleverd doorNationale Universiteit van Singapore