Nyheter

Overvåking av operasjonssår etter en operasjon er et viktig skritt for å forhindre infeksjon, sårseparasjon og andre komplikasjoner.

Men når operasjonsstedet er dypt i kroppen, er overvåking normalt begrenset til kliniske observasjoner eller kostbare radiologiske undersøkelser som ofte ikke klarer å oppdage komplikasjoner før de blir livstruende.

Harde bioelektroniske sensorer kan implanteres i kroppen for kontinuerlig overvåking, men kan ikke integreres godt med sensitivt sårvev.

For å oppdage sårkomplikasjoner så snart de oppstår, har et team av forskere ledet av adjunkt John Ho fra NUS Electrical and Computer Engineering samt NUS Institute for Health Innovation & Technology oppfunnet en smart sutur som er batterifri og kan trådløst registrere og overføre informasjon fra dype kirurgiske steder.

Disse smarte suturene har en liten elektronisk sensor som kan overvåke sårintegritet, gastrisk lekkasje og vevsmikrobevegelser, samtidig som de gir helbredende resultater som tilsvarer suturer av medisinsk kvalitet.

Dette forskningsgjennombruddet ble først publisert i det vitenskapelige tidsskriftetNatur Biomedisinsk ingeniørfagden 15. oktober 2021.

Hvordan fungerer de smarte suturene?

NUS-teamets oppfinnelse har tre nøkkelkomponenter: en silkesutur av medisinsk kvalitet som er belagt med en ledende polymer for å la den reagere påtrådløse signaler; en batterifri elektronisk sensor; og en trådløs leser som brukes til å betjene suturen fra utsiden av kroppen.

En fordel med disse smarte suturene er at bruken av dem innebærer minimal modifikasjon av standard kirurgisk prosedyre. Under syingen av såret tres den isolerende delen av suturen gjennom den elektroniske modulen og festes ved å påføre medisinsk silikon på de elektriske kontaktene.

Hele kirurgiske sømmen fungerer da som enradiofrekvensidentifikasjon(RFID) tag og kan leses av en ekstern leser, som sender et signal til den smarte suturen og oppdager det reflekterte signalet. En endring i frekvensen til det reflekterte signalet indikerer en mulig kirurgisk komplikasjon på sårstedet.

De smarte suturene kan leses opp til en dybde på 50 mm, avhengig av lengden på stingene som er involvert, og dybden kan potensielt utvides ytterligere ved å øke konduktiviteten til suturen eller følsomheten til den trådløse leseren.

I likhet med eksisterende suturer, klips og stifter, kan de smarte suturene fjernes postoperativt ved en minimalt invasiv kirurgisk eller endoskopisk prosedyre når risikoen for komplikasjoner er over.

Tidlig oppdagelse av sårkomplikasjoner

For å oppdage forskjellige typer komplikasjoner - som magelekkasje og infeksjon - belagt forskerteamet sensoren med forskjellige typer polymergel.

De smarte suturene er også i stand til å oppdage om de har gått i stykker eller løsnet, for eksempel under dehiscens (sårseparasjon). Hvis suturen er ødelagt, fanger den eksterne leseren opp et redusert signal på grunn av en reduksjon i lengden på antennen som dannes av den smarte suturen, og varsler den behandlende legen om å iverksette tiltak.

Gode ​​helbredende resultater, trygt for klinisk bruk

I eksperimenter viste teamet at sår lukket av de smarte suturene og umodifiserte silkesuturer av medisinsk kvalitet begge helet naturlig uten signifikante forskjeller, og førstnevnte gir den ekstra fordelen med trådløs sensing.

Teamet testet også de polymerbelagte suturene og fant at styrken og biotoksisiteten til kroppen ikke kunne skilles fra vanlige suturer, og sørget også for at kraftnivåene som trengs for å betjene systemet var trygge for menneskekroppen.

Asst Prof Ho sa: "For tiden oppdages postoperative komplikasjoner ofte ikke før pasienten opplever systemiske symptomer som smerte, feber eller høy hjertefrekvens. Disse smarte suturene kan brukes som et tidlig varslingsverktøy for å gjøre det mulig for leger å gripe inn før komplikasjonen blir livstruende, noe som kan føre til lavere forekomst av re-operasjon, raskere restitusjon og forbedret pasientresultat."

Videre utvikling

I fremtiden ser teamet på å utvikle en bærbar trådløs leser for å erstatte oppsettet som for tiden brukes til trådløst å lese ut smarte suturer, som muliggjør overvåking av komplikasjoner også utenfor kliniske omgivelser. Dette kan gjøre at pasienter kan skrives ut tidligere fra sykehuset etter operasjonen.

Teamet jobber nå med kirurger og produsenter av medisinsk utstyr for å tilpasse suturene for å oppdage sårblødning og lekkasje etter gastrointestinal kirurgi. De er også ute etter å øke operasjonsdybden til suturene, noe som vil gjøre det mulig å overvåke dypere organer og vev.

Levert avNational University of Singapore