Overvågning af kirurgiske sår efter en operation er et vigtigt skridt for at forebygge infektion, sårseparation og andre komplikationer.
Men når operationsstedet er dybt inde i kroppen, er overvågningen normalt begrænset til kliniske observationer eller dyre radiologiske undersøgelser, der ofte ikke opdager komplikationer, før de bliver livstruende.
Hårde bioelektroniske sensorer kan implanteres i kroppen til kontinuerlig overvågning, men integreres muligvis ikke godt med følsomt sårvæv.
For at opdage sårkomplikationer, så snart de opstår, har et forskerhold ledet af adjunkt John Ho fra NUS Electrical and Computer Engineering samt NUS Institute for Health Innovation & Technology opfundet en smart sutur, der er batterifri og trådløst kan registrere og overføre information fra dybe kirurgiske steder.
Disse smarte suturer har en lille elektronisk sensor, der kan overvåge sårintegritet, mavelækage og mikrobevægelser i vævet, samtidig med at de giver helingsresultater, der svarer til medicinske suturer.
Dette forskningsgennembrud blev først offentliggjort i det videnskabelige tidsskriftNaturbiomedicinsk teknikden 15. oktober 2021.
Hvordan fungerer de smarte suturer?
NUS-teamets opfindelse har tre nøglekomponenter: en medicinsk silkesutur, der er belagt med en ledende polymer, der gør det muligt for den at reagere påtrådløse signaler; en batterifri elektronisk sensor; og en trådløs læser, der bruges til at betjene suturen fra ydersiden af kroppen.
En fordel ved disse smarte suturer er, at deres anvendelse indebærer minimal ændring af den standardkirurgiske procedure. Under syningen af såret føres den isolerende del af suturen gennem det elektroniske modul og fastgøres ved at påføre medicinsk silikone på de elektriske kontakter.
Hele den kirurgiske sting fungerer derefter som enradiofrekvensidentifikation(RFID)-mærke og kan læses af en ekstern læser, som sender et signal til den smarte sutur og registrerer det reflekterede signal. En ændring i frekvensen af det reflekterede signal indikerer en mulig kirurgisk komplikation på sårstedet.
De smarte suturer kan aflæses op til en dybde på 50 mm, afhængigt af stinglængden, og dybden kan potentielt forlænges yderligere ved at øge suturens ledningsevne eller den trådløse læsers følsomhed.
I lighed med eksisterende suturer, klemmer og hæfteklammer kan de smarte suturer fjernes postoperativt ved en minimalt invasiv kirurgisk eller endoskopisk procedure, når risikoen for komplikationer er overstået.
Tidlig opdagelse af sårkomplikationer
For at detektere forskellige typer komplikationer – såsom mavelækage og infektion – belagde forskerholdet sensoren med forskellige typer polymergel.
De smarte suturer er også i stand til at registrere, om de er brudt eller optrævlet, for eksempel under dehiscens (sårseparation). Hvis suturen er brudt, opfanger den eksterne læser et reduceret signal på grund af en reduktion i længden af den antenne, der dannes af den smarte sutur, hvilket advarer den behandlende læge om at handle.
Gode helingsresultater, sikker til klinisk brug
I eksperimenter viste holdet, at sår lukket med de smarte suturer og umodificerede silkesuturer af medicinsk kvalitet begge helede naturligt uden signifikante forskelle, hvor førstnævnte gav den ekstra fordel af trådløs registrering.
Holdet testede også de polymerbelagte suturer og fandt ud af, at deres styrke og biotoksicitet for kroppen ikke kunne skelnes fra normale suturer, og de sikrede sig også, at de nødvendige effektniveauer for at betjene systemet var sikre for menneskekroppen.
Assistent professor Ho sagde: "I øjeblikket opdages postoperative komplikationer ofte ikke, før patienten oplever systemiske symptomer som smerter, feber eller høj puls. Disse smarte suturer kan bruges som et tidligt alarmværktøj, der gør det muligt for læger at gribe ind, før komplikationen bliver livstruende, hvilket kan føre til lavere rater af reoperationer, hurtigere bedring og forbedrede patientresultater."
Videreudvikling
I fremtiden søger teamet at udvikle en bærbar trådløs læser, der kan erstatte den opsætning, der i øjeblikket bruges til trådløst at aflæse de smarte suturer, hvilket muliggør overvågning af komplikationer selv uden for kliniske omgivelser. Dette kan gøre det muligt at udskrive patienter tidligere fra hospitalet efter operationen.
Holdet arbejder nu sammen med kirurger og producenter af medicinsk udstyr for at tilpasse suturerne til at detektere sårblødning og lækage efter gastrointestinal kirurgi. De ønsker også at øge suturernes operationsdybde, hvilket vil gøre det muligt at overvåge dybereliggende organer og væv.
Leveret afSingapores nationale universitet
Opslagstidspunkt: 12. juli 2022