Die Überwachung von Operationswunden nach einer Operation ist ein wichtiger Schritt, um Infektionen, Wundtrennung und andere Komplikationen zu verhindern.
Liegt die Operationsstelle jedoch tief im Körper, beschränkt sich die Überwachung normalerweise auf klinische Beobachtungen oder kostspielige radiologische Untersuchungen, bei denen Komplikationen häufig nicht erkannt werden, bevor sie lebensbedrohlich werden.
Zur kontinuierlichen Überwachung können harte bioelektronische Sensoren in den Körper implantiert werden, sie integrieren sich jedoch möglicherweise nicht gut in empfindliches Wundgewebe.
Um Wundkomplikationen sofort zu erkennen, hat ein Forscherteam unter der Leitung von Assistenzprofessor John Ho von der NUS Electrical and Computer Engineering sowie dem NUS Institute for Health Innovation & Technology eine intelligente Naht erfunden, die ohne Batterien auskommt und Informationen von tiefen Operationsstellen drahtlos erfassen und übertragen kann.
Diese intelligenten Nähte enthalten einen kleinen elektronischen Sensor, der die Wundintegrität, Magenlecks und Mikrobewegungen des Gewebes überwachen kann und gleichzeitig Heilungsergebnisse liefert, die denen medizinischer Nähte entsprechen.
Dieser Forschungsdurchbruch wurde erstmals in der wissenschaftlichen Zeitschrift veröffentlichtNatur Biomedizintechnikam 15. Oktober 2021.
Wie funktionieren die intelligenten Nähte?
Die Erfindung des NUS-Teams besteht aus drei Hauptkomponenten: einem medizinischen Seidennahtmaterial, das mit einem leitfähigen Polymer beschichtet ist, um aufFunksignale; ein batterieloser elektronischer Sensor; und ein drahtloses Lesegerät, mit dem die Naht von außerhalb des Körpers durchgeführt werden kann.
Ein Vorteil dieser intelligenten Nähte besteht darin, dass ihre Anwendung nur minimale Änderungen des üblichen chirurgischen Eingriffs erfordert. Beim Nähen der Wunde wird der isolierende Teil der Naht durch das elektronische Modul geführt und durch Auftragen von medizinischem Silikon auf die elektrischen Kontakte fixiert.
Die gesamte chirurgische Naht fungiert dann alsRadiofrequenzidentifikation(RFID)-Tag und kann von einem externen Lesegerät gelesen werden, das ein Signal an die intelligente Naht sendet und das reflektierte Signal erkennt. Eine Änderung der Frequenz des reflektierten Signals weist auf eine mögliche chirurgische Komplikation an der Wundstelle hin.
Die intelligenten Nähte können je nach Stichlänge bis zu einer Tiefe von 50 mm gelesen werden. Durch Erhöhung der Leitfähigkeit der Naht oder der Empfindlichkeit des drahtlosen Lesegeräts könnte die Tiefe möglicherweise noch weiter vergrößert werden.
Ähnlich wie vorhandene Nähte, Klammern und Klammern können die intelligenten Nähte postoperativ durch einen minimalinvasiven chirurgischen oder endoskopischen Eingriff entfernt werden, wenn das Risiko von Komplikationen vorüber ist.
Früherkennung von Wundkomplikationen
Um verschiedene Arten von Komplikationen – wie etwa Magenlecks und Infektionen – zu erkennen, hat das Forschungsteam den Sensor mit verschiedenen Arten von Polymergel beschichtet.
Die intelligenten Nähte können zudem erkennen, ob sie gerissen oder aufgetrennt sind, beispielsweise bei einer Dehiszenz (Wundtrennung). Ist die Naht gerissen, empfängt das externe Lesegerät aufgrund der verkürzten Antenne der intelligenten Naht ein reduziertes Signal und alarmiert den behandelnden Arzt, der eingreifen muss.
Gute Heilungsergebnisse, sicher für den klinischen Einsatz
In Experimenten zeigte das Team, dass sowohl mit intelligenten Nähten als auch mit unveränderten medizinischen Seidennähten verschlossene Wunden ohne nennenswerte Unterschiede auf natürliche Weise heilten, wobei erstere den zusätzlichen Vorteil der drahtlosen Sensorik boten.
Das Team testete außerdem die mit Polymer beschichteten Nähte und stellte fest, dass ihre Festigkeit und Biotoxizität für den Körper nicht von denen normaler Nähte zu unterscheiden waren. Zudem stellte es sicher, dass die zum Betrieb des Systems erforderlichen Leistungsstufen für den menschlichen Körper sicher waren.
Assistenzprofessor Ho sagte: „Derzeit werden postoperative Komplikationen oft erst erkannt, wenn der Patient systemische Symptome wie Schmerzen, Fieber oder Herzrasen verspürt. Diese intelligenten Nähte können als Frühwarnsystem eingesetzt werden, damit Ärzte eingreifen können, bevor die Komplikation lebensbedrohlich wird. Dies kann zu weniger Nachoperationen, einer schnelleren Genesung und besseren Patientenergebnissen führen.“
Weiterentwicklung
Zukünftig möchte das Team ein tragbares drahtloses Lesegerät entwickeln, das das derzeit verwendete System zum drahtlosen Auslesen der intelligenten Nähte ersetzt und die Überwachung von Komplikationen auch außerhalb klinischer Umgebungen ermöglicht. Dies könnte eine frühere Entlassung von Patienten nach Operationen ermöglichen.
Das Team arbeitet derzeit mit Chirurgen und Herstellern medizinischer Geräte zusammen, um die Nähte so anzupassen, dass sie Wundblutungen und Leckagen nach Magen-Darm-Operationen erkennen können. Darüber hinaus soll die Operationstiefe der Nähte erhöht werden, um die Überwachung tiefer liegender Organe und Gewebe zu ermöglichen.
Bereitgestellt vonNationale Universität von Singapur
Veröffentlichungszeit: 12. Juli 2022