Aktualności

Monitorowanie ran chirurgicznych po operacji jest ważnym krokiem w zapobieganiu infekcji, rozdzieleniu się rany i innym powikłaniom.

Jednak gdy miejsce operacji znajduje się głęboko w ciele, monitorowanie ogranicza się zwykle do obserwacji klinicznych lub kosztownych badań radiologicznych, które często nie wykrywają powikłań, zanim staną się one zagrożeniem dla życia.

Twarde czujniki bioelektroniczne mogą być wszczepiane do ciała w celu ciągłego monitorowania, ale mogą nie integrować się dobrze z wrażliwą tkanką rany.

Aby wykryć powikłania rany natychmiast po ich wystąpieniu, zespół naukowców kierowany przez adiunkta Johna Ho z Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej NUS oraz Instytutu Innowacji i Technologii Zdrowia NUS wynalazł inteligentny szew, który nie wymaga baterii i może bezprzewodowo wykrywają i przesyłają informacje z głębokich miejsc chirurgicznych.

Te inteligentne szwy zawierają mały czujnik elektroniczny, który może monitorować integralność rany, przecieki żołądkowe i mikroruchy tkanek, zapewniając jednocześnie wyniki gojenia porównywalne z szwami medycznymi.

Ten przełom w badaniach został po raz pierwszy opublikowany w czasopiśmie naukowymInżynieria biomedyczna przyrody15 października 2021 r.

Jak działają szwy inteligentne?

Wynalazek zespołu NUS składa się z trzech kluczowych elementów: nici jedwabnej klasy medycznej, która jest pokryta przewodzącym polimerem, aby umożliwić reakcjęsygnały bezprzewodowe;czujnik elektroniczny bez baterii;oraz bezprzewodowy czytnik używany do operowania szwem 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 izolujący odcinek szwu jest przeciągany przez moduł elektroniczny i zabezpieczany przez nałożenie silikonu medycznego na styki elektryczne.

Cały ścieg chirurgiczny działa wtedy jakoidentyfikacja częstotliwości radiowej(RFID) i może być odczytany przez zewnętrzny czytnik, który wysyła sygnał do inteligentnego szwu i wykrywa odbity sygnał.Zmiana częstotliwości odbitego sygnału wskazuje na możliwe powikłanie chirurgiczne w miejscu rany.

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

Podobnie jak w przypadku istniejących szwów, zacisków i klamer, inteligentne szwy mogą być usunięte pooperacyjnie za pomocą minimalnie inwazyjnej procedury chirurgicznej lub endoskopowej, gdy ryzyko powikłań minie.

Wczesne wykrywanie powikłań rany

Aby wykryć różne rodzaje powikłań — takich jak wyciek z żołądka i infekcja — zespół badawczy pokrył czujnik różnymi rodzajami żelu polimerowego.

Inteligentne szwy są również w stanie wykryć, czy pękły lub rozwinęły się, na przykład podczas rozejścia się (rozdzielenia rany).Jeśli szew jest zerwany, zewnętrzny czytnik odbiera zmniejszony sygnał z powodu skrócenia długości anteny utworzonej przez inteligentny szew, ostrzegając lekarza prowadzącego o podjęciu działania.

Dobre efekty gojenia, bezpieczne do użytku klinicznego

W eksperymentach zespół wykazał, że rany zamknięte inteligentnymi szwami i niezmodyfikowane szwy jedwabne klasy medycznej goją się naturalnie bez znaczących różnic, przy czym te pierwsze zapewniają dodatkową korzyść w postaci bezprzewodowego wykrywania.

Zespół przetestował również szwy powlekane polimerem i stwierdził, że ich wytrzymałość i biotoksyczność dla organizmu jest nie do odróżnienia od normalnych szwów, a także zapewnił, że poziomy mocy potrzebne do obsługi systemu są bezpieczne dla ludzkiego ciała.

Asystent prof. Ho powiedział: „Obecnie powikłania pooperacyjne często nie są wykrywane, dopóki pacjent nie odczuwa objawów ogólnoustrojowych, takich jak ból, gorączka lub przyspieszone tętno.Te inteligentne szwy mogą być używane jako narzędzie wczesnego ostrzegania, aby umożliwić lekarzom interwencję, zanim powikłanie stanie się zagrażające życiu, co może prowadzić do niższych wskaźników reoperacji, szybszego powrotu do zdrowia i lepszych wyników leczenia”.

Dalszy rozwój

W przyszłości zespół zamierza opracować przenośny czytnik bezprzewodowy, który zastąpi konfigurację używaną obecnie do bezprzewodowego odczytu inteligentnych szwów, umożliwiając monitorowanie powikłań nawet poza warunkami klinicznymi.Mogłoby to umożliwić wcześniejsze wypisanie pacjentów ze szpitala po operacji.

Zespół pracuje obecnie z chirurgami i producentami urządzeń medycznych nad dostosowaniem szwów do wykrywania krwawienia i wycieku z ran po operacji żołądkowo-jelitowej.Chcą również zwiększyć głębokość operacyjną szwów, co umożliwi monitorowanie głębszych narządów i tkanek.

Dostarczone przezNarodowy Uniwersytet w Singapurze