Наблюдение за хирургическими ранами после операции является важным шагом для предотвращения инфекции, отделения раны и других осложнений.
Однако, когда место хирургического вмешательства находится глубоко в организме, мониторинг обычно ограничивается клиническими наблюдениями или дорогостоящими радиологическими исследованиями, которые часто не позволяют обнаружить осложнения до того, как они станут опасными для жизни.
Твердые биоэлектронные датчики можно имплантировать в тело для непрерывного мониторинга, но они могут плохо интегрироваться с чувствительной раневой тканью.
Чтобы обнаружить раневые осложнения сразу же после их возникновения, группа исследователей во главе с доцентом Джоном Хо из Института электротехники и компьютерной инженерии НУС, а также Института инноваций и технологий в области здравоохранения НУС изобрела «умный» шовный материал, который работает без батареек и может беспроводным способом распознавать и передавать информацию из глубоких хирургических участков.
Эти «умные» шовные материалы включают в себя небольшой электронный датчик, который может контролировать целостность раны, подтекание желудка и микродвижения тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные швам медицинского уровня.
Этот исследовательский прорыв был впервые опубликован в научном журналеПриродная биомедицинская инженерия15 октября 2021 г.
Как работают «умные» швы?
В изобретении команды НУС есть три ключевых компонента: шелковая нить медицинского назначения, покрытая проводящим полимером, позволяющим ей реагировать набеспроводные сигналы; безбатарейный электронный датчик; и беспроводной считыватель, используемый для управления швом снаружи тела.
Одним из преимуществ этих умных шовных материалов является то, что их использование предполагает минимальную модификацию стандартной хирургической процедуры. При зашивании раны изолирующий участок шовного материала продевается через электронный модуль и закрепляется путем нанесения на электрические контакты медицинского силикона.
Весь хирургический шов тогда функционирует какрадиочастотная идентификация(RFID) и может быть прочитан внешним считывателем, который отправляет сигнал на интеллектуальную нить и обнаруживает отраженный сигнал. Изменение частоты отраженного сигнала указывает на возможное хирургическое осложнение на месте раны.
«Умные» швы можно считывать на глубине до 50 мм, в зависимости от длины используемых стежков, а глубину потенциально можно увеличить за счет увеличения проводимости шовного материала или чувствительности беспроводного считывателя.
Подобно существующим нитям, зажимам и скобам, «умные» швы могут быть удалены после операции с помощью минимально инвазивной хирургической или эндоскопической процедуры, когда риск осложнений миновал.
Раннее выявление раневых осложнений
Чтобы обнаружить различные типы осложнений, таких как несостоятельность желудка и инфекция, исследовательская группа покрыла датчик различными типами полимерного геля.
«Умные» шовные материалы также способны определять, сломались ли они или распались, например, во время расхождения раны (отделения раны). Если шовный материал разорван, внешний считыватель улавливает уменьшенный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной умным шовным материалом, что предупреждает лечащего врача о необходимости принятия мер.
Хорошие результаты заживления, безопасно для клинического использования.
В ходе экспериментов команда показала, что раны, закрытые умными швами и немодифицированными шелковыми швами медицинского назначения, заживали естественным путем без существенных различий, при этом первые обеспечивали дополнительное преимущество беспроводного зондирования.
Команда также протестировала шовные материалы с полимерным покрытием и обнаружила, что их прочность и биотоксичность для организма неотличимы от обычных шовных материалов, а также убедилась, что уровни мощности, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.
Ассистент профессор Хо сказал: «В настоящее время послеоперационные осложнения часто не выявляются до тех пор, пока у пациента не возникнут системные симптомы, такие как боль, лихорадка или учащенное сердцебиение. Эти умные шовные материалы можно использовать в качестве инструмента раннего оповещения, позволяющего врачам вмешаться до того, как осложнение станет опасным для жизни, что может привести к снижению частоты повторных операций, более быстрому выздоровлению и улучшению результатов лечения пациентов».
Дальнейшее развитие
В будущем команда планирует разработать портативный беспроводной считыватель, который заменит установку, используемую в настоящее время для беспроводного считывания интеллектуальных швов, что позволит отслеживать осложнения даже за пределами клинических условий. Это может позволить пациентам раньше выписываться из больницы после операции.
В настоящее время команда работает с хирургами и производителями медицинского оборудования над адаптацией шовных материалов для обнаружения раневого кровотечения и несостоятельности после операций на желудочно-кишечном тракте. Они также стремятся увеличить рабочую глубину швов, что позволит контролировать более глубокие органы и ткани.
ПредоставленоНациональный университет Сингапура
Время публикации: 12 июля 2022 г.