Nyheter

Övervakning av operationssår efter en operation är ett viktigt steg för att förhindra infektion, såravskiljning och andra komplikationer.

Men när operationsstället är djupt i kroppen begränsas övervakningen normalt till kliniska observationer eller kostsamma radiologiska undersökningar som ofta misslyckas med att upptäcka komplikationer innan de blir livshotande.

Hårda bioelektroniska sensorer kan implanteras i kroppen för kontinuerlig övervakning, men kanske inte integreras bra med känslig sårvävnad.

För att upptäcka sårkomplikationer så fort de inträffar har ett team av forskare under ledning av biträdande professor John Ho från NUS Electrical and Computer Engineering samt NUS Institute for Health Innovation & Technology uppfunnit en smart sutur som är batterifri och kan känner av och överför information trådlöst från djupa operationsställen.

Dessa smarta suturer innehåller en liten elektronisk sensor som kan övervaka sårintegritet, gastriskt läckage och vävnadsmikrorörelser, samtidigt som de ger läkningsresultat som är likvärdiga med suturer av medicinsk kvalitet.

Detta forskningsgenombrott publicerades först i den vetenskapliga tidskriftenNature Biomedicinsk teknikden 15 oktober 2021.

Hur fungerar de smarta suturerna?

NUS-teamets uppfinning har tre nyckelkomponenter: en silkessutur av medicinsk kvalitet som är belagd med en ledande polymer för att den ska kunna svara påtrådlösa signaler; en batterifri elektronisk sensor; och en trådlös läsare som används för att styra suturen från utsidan av kroppen.

En fördel med dessa smarta suturer är att användningen av dem innebär minimal modifiering av det kirurgiska standardförfarandet. Under sömnaden av såret träs den isolerande delen av suturen genom den elektroniska modulen och säkras genom att applicera medicinsk silikon på de elektriska kontakterna.

Hela operationssömmen fungerar då som enradiofrekvensidentifiering(RFID)-tagg och kan läsas av en extern läsare, som skickar en signal till den smarta suturen och känner av den reflekterade signalen. En förändring i frekvensen av den reflekterade signalen indikerar en möjlig kirurgisk komplikation vid sårstället.

De smarta suturerna kan avläsas upp till ett djup på 50 mm, beroende på stygnlängden, och djupet kan potentiellt förlängas ytterligare genom att öka konduktiviteten hos suturen eller känsligheten hos den trådlösa läsaren.

I likhet med befintliga suturer, klämmor och häftklamrar kan de smarta suturerna tas bort postoperativt genom ett minimalt invasivt kirurgiskt eller endoskopiskt ingrepp när risken för komplikationer är över.

Tidig upptäckt av sårkomplikationer

För att upptäcka olika typer av komplikationer – som magläckage och infektion – belade forskargruppen sensorn med olika typer av polymergel.

De smarta suturerna kan också upptäcka om de har gått sönder eller lossnat, till exempel under dehiscens (såravskiljning). Om suturen är trasig, fångar den externa läsaren upp en reducerad signal på grund av en minskning av längden på antennen som bildas av den smarta suturen, vilket varnar den behandlande läkaren att vidta åtgärder.

Bra läkningsresultat, säkert för kliniskt bruk

I experiment visade teamet att sår som stängdes av de smarta suturerna och omodifierade silkessuturer av medicinsk kvalitet båda läkte naturligt utan signifikanta skillnader, där de förstnämnda ger den extra fördelen med trådlös avkänning.

Teamet testade också de polymerbelagda suturerna och fann att dess styrka och biotoxicitet för kroppen inte kunde särskiljas från normala suturer, och såg också till att kraftnivåerna som behövdes för att driva systemet var säkra för människokroppen.

Asst Prof Ho sa: "För närvarande upptäcks postoperativa komplikationer ofta inte förrän patienten upplever systemiska symtom som smärta, feber eller hög hjärtfrekvens. Dessa smarta suturer kan användas som ett tidigt varningsverktyg för att göra det möjligt för läkare att ingripa innan komplikationen blir livshotande, vilket kan leda till lägre omoperationsfrekvens, snabbare återhämtning och förbättrade patientresultat."

Fortsatt utveckling

I framtiden letar teamet efter att utveckla en bärbar trådlös läsare för att ersätta den installation som för närvarande används för att trådlöst läsa ut de smarta suturerna, vilket möjliggör övervakning av komplikationer även utanför kliniska miljöer. Detta skulle kunna göra det möjligt för patienter att skrivas ut tidigare från sjukhuset efter operationen.

Teamet arbetar nu med kirurger och medicintekniska tillverkare för att anpassa suturerna för att upptäcka sårblödning och läckage efter gastrointestinala operationer. De vill också öka suturernas operationsdjup, vilket gör det möjligt att övervaka djupare organ och vävnader.

Tillhandahålls avNational University of Singapore