Aktualności

Monitorowanie ran chirurgicznych po operacji jest ważnym krokiem w celu zapobiegania infekcji, oddzielaniu się ran i innym powikłaniom.

Jeżeli jednak miejsce operacji znajduje się głęboko w ciele, monitorowanie zwykle ogranicza się do obserwacji klinicznych lub kosztownych badań radiologicznych, które często nie pozwalają wykryć powikłań, zanim staną się one zagrażające życiu.

Twarde czujniki bioelektroniczne można wszczepić w ciało w celu ciągłego monitorowania, ale mogą one nie integrować się dobrze z wrażliwą tkanką rany.

Aby wykryć powikłania rany od razu po ich wystąpieniu, zespół naukowców pod kierownictwem adiunkta Johna Ho z Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej NUS oraz Instytutu Innowacji i Technologii w Zdrowiu NUS wynalazł inteligentny szew, który nie wymaga baterii i może bezprzewodowo wykrywa i przesyła informacje z głębokich miejsc chirurgicznych.

Te inteligentne szwy zawierają mały czujnik elektroniczny, który może monitorować integralność rany, wyciek z żołądka i mikroruchy tkanek, zapewniając jednocześnie wyniki gojenia porównywalne ze szwami klasy medycznej.

Ten przełom w badaniach został po raz pierwszy opublikowany w czasopiśmie naukowymNatura Inżynieria Biomedycznaw dniu 15 października 2021 r.

Jak działają inteligentne szwy?

Wynalazek zespołu NUS składa się z trzech kluczowych elementów: jedwabnego szwu klasy medycznej, który jest pokryty przewodzącym polimerem, dzięki czemu reaguje nasygnały bezprzewodowe; czujnik elektroniczny bez baterii; oraz bezprzewodowy czytnik służący do obsługi szwu z zewnątrz ciała.

Jedną z zalet tych inteligentnych szwów jest to, że ich użycie wiąże się z minimalną modyfikacją standardowej procedury chirurgicznej. Podczas zszywania rany część izolacyjna szwu jest przewleczona przez moduł elektroniczny i zabezpieczona silikonem medycznym na stykach elektrycznych.

Cały ścieg chirurgiczny funkcjonuje wówczas jakoidentyfikacja radiowa(RFID) i może być odczytany przez zewnętrzny czytnik, który wysyła sygnał do inteligentnej nici i wykrywa odbity sygnał. Zmiana częstotliwości odbitego sygnału wskazuje na możliwe powikłania chirurgiczne w miejscu rany.

Inteligentne szwy można odczytać do głębokości 50 mm, w zależności od długości szwów, a głębokość można potencjalnie dodatkowo zwiększyć poprzez zwiększenie przewodności szwu lub czułości czytnika bezprzewodowego.

Podobnie jak istniejące szwy, zaciski i zszywki, inteligentne szwy można usunąć pooperacyjnie za pomocą małoinwazyjnego zabiegu chirurgicznego lub endoskopowego, gdy minie ryzyko powikłań.

Wczesne wykrywanie powikłań ran

Aby wykryć różne rodzaje powikłań, takie jak nieszczelność żołądka i infekcja, zespół badawczy pokrył czujnik różnymi rodzajami żelu polimerowego.

Inteligentne szwy są również w stanie wykryć, czy nie uległy zerwaniu lub rozplątaniu, na przykład podczas rozejścia się rany. Jeżeli szew zostanie uszkodzony, czytnik zewnętrzny odbiera zmniejszony sygnał ze względu na zmniejszenie długości anteny utworzonej przez inteligentny szew, powiadamiając lekarza prowadzącego o konieczności podjęcia działań.

Dobre wyniki lecznicze, bezpieczne do stosowania klinicznego

W eksperymentach zespół wykazał, że rany zamknięte inteligentnymi szwami i niezmodyfikowanymi szwami jedwabnymi klasy medycznej goiły się w sposób naturalny bez znaczących różnic, przy czym w tym pierwszym przypadku dodatkową korzyść stanowiło bezprzewodowe wykrywanie.

Zespół przetestował również szwy pokryte polimerem i stwierdził, że ich wytrzymałość i biotoksyczność dla organizmu są nie do odróżnienia od zwykłych szwów, a także zapewnił, że poziom mocy niezbędny do obsługi systemu jest bezpieczny dla organizmu ludzkiego.

Asst Prof Ho powiedział: „Obecnie powikłania pooperacyjne często nie są wykrywane, dopóki pacjent nie doświadczy objawów ogólnoustrojowych, takich jak ból, gorączka lub przyspieszone bicie serca. Te inteligentne szwy można wykorzystać jako narzędzie wczesnego ostrzegania, umożliwiające lekarzom interwencję, zanim powikłanie stanie się zagrożeniem dla życia, co może prowadzić do zmniejszenia odsetka ponownych operacji, szybszego powrotu do zdrowia i lepszych wyników leczenia pacjentów”.

Dalszy rozwój

W przyszłości zespół planuje opracować przenośny czytnik bezprzewodowy, który zastąpi obecnie używaną konfigurację do bezprzewodowego odczytu inteligentnych szwów, umożliwiając monitorowanie powikłań nawet poza warunkami klinicznymi. Dzięki temu pacjenci po operacji będą mogli szybciej wypisywać się ze szpitala.

Zespół współpracuje obecnie z chirurgami i producentami wyrobów medycznych nad przystosowaniem szwów do wykrywania krwawień z ran i wycieków po operacjach przewodu pokarmowego. Chcą także zwiększyć głębokość operacyjną szwów, co umożliwi monitorowanie głębszych narządów i tkanek.

Dostarczone przezNarodowy Uniwersytet Singapuru