Zprávy

Sledování chirurgických ran po operaci je důležitým krokem k prevenci infekce, odtržení rány a dalších komplikací.

Pokud je však místo chirurgického zákroku hluboko v těle, monitorování je obvykle omezeno na klinická pozorování nebo nákladná radiologická vyšetření, která často nedokážou odhalit komplikace dříve, než se stanou život ohrožujícími.

Tvrdé bioelektronické senzory lze implantovat do těla pro nepřetržité monitorování, ale nemusí se dobře integrovat s citlivou tkání rány.

Aby bylo možné odhalit komplikace ran, jakmile k nim dojde, vynalezl tým výzkumníků vedený odborným asistentem Johnem Ho z NUS Electrical and Computer Engineering a NUS Institute for Health Innovation & Technology chytrý steh, který nepotřebuje baterie a dokáže bezdrátově snímat a přenášet informace z hlubokých chirurgických ran.

Tyto chytré stehy obsahují malý elektronický senzor, který dokáže monitorovat integritu rány, únik žaludku a mikropohyby tkání a zároveň poskytuje hojivé výsledky srovnatelné s lékařskými stehy.

Tento průlomový výzkum byl poprvé publikován ve vědeckém časopisePřírodní biomedicínské inženýrstvídne 15. října 2021.

Jak fungují chytré stehy?

Vynález týmu NUS má tři klíčové komponenty: hedvábný steh lékařské kvality, který je potažen vodivým polymerem, aby mohl reagovat nabezdrátové signály; elektronický senzor bez baterie; a bezdrátová čtečka používaná k ovládání stehu z vnějšku těla.

Jednou z výhod těchto chytrých stehů je, že jejich použití vyžaduje minimální úpravu standardního chirurgického postupu. Během šití rány se izolační část stehu provlékne elektronickým modulem a zajistí se nanesením lékařského silikonu na elektrické kontakty.

Celý chirurgický steh pak funguje jakoradiofrekvenční identifikace(RFID) štítek a lze jej přečíst externí čtečkou, která vyšle signál do inteligentního stehu a detekuje odražený signál. Změna frekvence odraženého signálu naznačuje možnou chirurgickou komplikaci v místě rány.

Chytré stehy lze číst až do hloubky 50 mm v závislosti na délce použitých stehů a hloubku by bylo možné dále zvětšit zvýšením vodivosti stehu nebo citlivosti bezdrátové čtečky.

Podobně jako stávající stehy, klipy a sponky lze i inteligentní stehy po operaci odstranit minimálně invazivním chirurgickým nebo endoskopickým zákrokem, jakmile pomine riziko komplikací.

Včasná detekce komplikací rány

Pro detekci různých typů komplikací – jako je únik žaludku a infekce – výzkumný tým potáhl senzor různými typy polymerního gelu.

Chytré stehy také dokáží detekovat, zda se stehy přetrhly nebo rozpletly, například během dehiscence (oddělení rány). Pokud je steh přetržen, externí čtečka zachytí snížený signál v důsledku zkrácení délky antény vytvořené chytrým stehem a upozorní ošetřujícího lékaře, aby podnikl kroky.

Dobré výsledky hojení, bezpečné pro klinické použití

V experimentech tým ukázal, že rány uzavřené inteligentními stehy i nemodifikovanými hedvábnými stehy lékařské kvality se hojily přirozeně bez významných rozdílů, přičemž první z nich poskytovala další výhodu bezdrátového snímání.

Tým také testoval polymerem potažené stehy a zjistil, že jejich pevnost a biotoxicita pro tělo jsou nerozeznatelné od běžných stehů, a také zajistil, aby úrovně výkonu potřebné k provozu systému byly pro lidské tělo bezpečné.

Asistent profesora Ho uvedl: „V současné době se pooperační komplikace často nezjistí, dokud se u pacienta neobjeví systémové příznaky, jako je bolest, horečka nebo vysoká srdeční frekvence. Tyto chytré stehy lze použít jako nástroj včasného varování, který lékařům umožní zasáhnout dříve, než se komplikace stane život ohrožující, což může vést k nižší míře opakovaných operací, rychlejšímu zotavení a lepším výsledkům léčby pacientů.“

Další vývoj

Tým se v budoucnu snaží vyvinout přenosnou bezdrátovou čtečku, která by nahradila zařízení, jež se v současnosti používá k bezdrátovému čtení inteligentních stehů, a umožnila tak sledování komplikací i mimo klinické prostředí. To by mohlo pacientům umožnit dřívější propuštění z nemocnice po operaci.

Tým nyní spolupracuje s chirurgy a výrobci zdravotnických prostředků na úpravě stehů pro detekci krvácení z ran a úniků po operaci gastrointestinálního traktu. Snaží se také zvětšit operační hloubku stehů, což umožní monitorování hlubších orgánů a tkání.

PoskytovatelNárodní univerzita v Singapuru