Новини

Спостереження за хірургічними ранами після операції є важливим кроком для запобігання інфекції, розшарування рани та інших ускладнень.

Однак, коли місце хірургічного втручання знаходиться глибоко в тілі, моніторинг зазвичай обмежується клінічними спостереженнями або дорогими радіологічними дослідженнями, які часто не дозволяють виявити ускладнення до того, як вони стануть загрозливими для життя.

Жорсткі біоелектронні датчики можна імплантувати в тіло для постійного моніторингу, але вони можуть погано інтегруватися з чутливою тканиною рани.

Щоб виявити ранові ускладнення, як тільки вони виникають, команда дослідників під керівництвом доцента Джона Хо з Електротехніки та комп’ютерної інженерії NUS, а також Інституту інновацій і технологій охорони здоров’я NUS винайшла розумний шовний матеріал, який не працює від батарей і може бездротове сприйняття та передача інформації з глибоких хірургічних ділянок.

Ці розумні нитки включають невеликий електронний датчик, який може контролювати цілісність рани, витікання шлунка та мікрорухи тканин, забезпечуючи при цьому результати загоєння, еквівалентні медичним швам.

Цей дослідницький прорив вперше був опублікований у науковому журналіПриродна біомедична інженерія15 жовтня 2021 року.

Як працюють розумні шви?

Винахід команди NUS має три ключові компоненти: шовкову нитку медичного класу, покриту провідним полімером, що дозволяє їй реагувати набездротові сигнали; електронний датчик без батареї; і бездротовий зчитувач, який використовується для накладення шва поза тілом.

Однією з переваг цих інтелектуальних швів є те, що їх використання передбачає мінімальну модифікацію стандартної хірургічної процедури. Під час зашивання рани ізоляційна ділянка шва протягується через електронний модуль і фіксується нанесенням медичного силікону на електричні контакти.

Тоді весь хірургічний шов функціонує як aрадіочастотна ідентифікація(RFID) і може бути зчитаний зовнішнім зчитувачем, який надсилає сигнал на інтелектуальний шов і виявляє відбитий сигнал. Зміна частоти відбитого сигналу вказує на можливе хірургічне ускладнення на місці рани.

Інтелектуальні нитки можна зчитувати на глибину до 50 мм, залежно від довжини залучених стібків, і глибину потенційно можна збільшити, збільшивши провідність нитки або чутливість бездротового зчитувача.

Подібно до існуючих швів, кліпс і скоб, розумні шви можна видалити після операції за допомогою мінімально інвазивної хірургічної або ендоскопічної процедури, коли ризик ускладнень мине.

Раннє виявлення ранових ускладнень

Для виявлення різних типів ускладнень, таких як витік шлунка та інфекція, дослідницька група покрила датчик різними типами полімерного гелю.

Розумні шви також можуть виявити, якщо вони розірвалися або розплуталися, наприклад, під час дегісцеції (відділення рани). Якщо шов розривається, зовнішній зчитувач вловлює знижений сигнал через зменшення довжини антени, утвореної розумним швом, сповіщаючи лікаря про необхідність вжити заходів.

Хороші результати загоєння, безпечні для клінічного застосування

Під час експериментів команда показала, що рани, закриті розумними швами та немодифікованими шовковими нитками медичного класу, загоюються природним шляхом без суттєвих відмінностей, причому перші забезпечують додаткову перевагу бездротового датчика.

Команда також протестувала нитки з полімерним покриттям і виявила, що їх міцність і біотоксичність для організму не відрізняються від звичайних швів, а також переконалися, що рівні потужності, необхідні для роботи системи, безпечні для людського організму.

Доцент Хо сказав: «Наразі післяопераційні ускладнення часто не виявляються, доки у пацієнта не з’являться такі системні симптоми, як біль, лихоманка або прискорене серцебиття. Ці розумні шви можна використовувати як інструмент раннього попередження, який дозволить лікарям втрутитися до того, як ускладнення стане загрозливим для життя, що може призвести до зниження частоти повторних операцій, швидшого одужання та покращення результатів для пацієнтів».

Подальший розвиток

У майбутньому команда планує розробити портативний бездротовий зчитувач, який замінить установку, яка зараз використовується для бездротового зчитування розумних швів, дозволяючи стежити за ускладненнями навіть поза клінічними умовами. Це дозволить пацієнтам раніше виписуватися з лікарні після операції.

Команда зараз працює з хірургами та виробниками медичного обладнання, щоб адаптувати шви для виявлення ранової кровотечі та витоку після операції на шлунково-кишковому тракті. Вони також прагнуть збільшити робочу глибину швів, що дозволить контролювати глибші органи та тканини.

НаданоНаціональний університет Сінгапуру