Νέα

Η παρακολούθηση των χειρουργικών τραυμάτων μετά από μια επέμβαση είναι ένα σημαντικό βήμα για την πρόληψη της μόλυνσης, του διαχωρισμού του τραύματος και άλλων επιπλοκών.

Ωστόσο, όταν η χειρουργική περιοχή βρίσκεται βαθιά στο σώμα, η παρακολούθηση συνήθως περιορίζεται σε κλινικές παρατηρήσεις ή δαπανηρές ακτινολογικές εξετάσεις που συχνά αποτυγχάνουν να ανιχνεύσουν επιπλοκές πριν αυτές γίνουν απειλητικές για τη ζωή.

Σκληροί βιοηλεκτρονικοί αισθητήρες μπορούν να εμφυτευτούν στο σώμα για συνεχή παρακολούθηση, αλλά ενδέχεται να μην ενσωματώνονται καλά με τον ευαίσθητο ιστό του τραύματος.

Για την ανίχνευση επιπλοκών σε τραύματα αμέσως μόλις εμφανιστούν, μια ομάδα ερευνητών με επικεφαλής τον Επίκουρο Καθηγητή John Ho από το NUS Electrical and Computer Engineering, καθώς και από το NUS Institute for Health Innovation & Technology, εφηύρε ένα έξυπνο ράμμα που δεν χρειάζεται μπαταρία και μπορεί να ανιχνεύει και να μεταδίδει ασύρματα πληροφορίες από βαθιά χειρουργικά σημεία.

Αυτά τα έξυπνα ράμματα ενσωματώνουν έναν μικρό ηλεκτρονικό αισθητήρα που μπορεί να παρακολουθεί την ακεραιότητα του τραύματος, τη γαστρική διαρροή και τις μικροκινήσεις των ιστών, παρέχοντας παράλληλα αποτελέσματα επούλωσης ισοδύναμα με τα ράμματα ιατρικής ποιότητας.

Αυτή η ερευνητική ανακάλυψη δημοσιεύτηκε για πρώτη φορά σε επιστημονικό περιοδικόΒιοϊατρική Μηχανική της Φύσηςστις 15 Οκτωβρίου 2021.

Πώς λειτουργούν τα έξυπνα ράμματα;

Η εφεύρεση της ομάδας NUS έχει τρία βασικά συστατικά: ένα ράμμα από μετάξι ιατρικής ποιότητας που είναι επικαλυμμένο με ένα αγώγιμο πολυμερές που του επιτρέπει να ανταποκρίνεται σεασύρματα σήματα, έναν ηλεκτρονικό αισθητήρα χωρίς μπαταρία και έναν ασύρματο αναγνώστη που χρησιμοποιείται για τη λειτουργία του ράμματος από έξω από το σώμα.

Ένα πλεονέκτημα αυτών των έξυπνων ραμμάτων είναι ότι η χρήση τους περιλαμβάνει ελάχιστη τροποποίηση της τυπικής χειρουργικής διαδικασίας. Κατά τη διάρκεια της ραφής του τραύματος, το μονωτικό τμήμα του ράμματος περνιέται μέσα από την ηλεκτρονική μονάδα και ασφαλίζεται με την εφαρμογή ιατρικής σιλικόνης στις ηλεκτρικές επαφές.

Ολόκληρο το χειρουργικό ράμμα λειτουργεί στη συνέχεια ωςαναγνώριση ραδιοσυχνοτήτων(RFID) ετικέτα και μπορεί να διαβαστεί από έναν εξωτερικό αναγνώστη, ο οποίος στέλνει ένα σήμα στο έξυπνο ράμμα και ανιχνεύει το ανακλώμενο σήμα. Μια αλλαγή στη συχνότητα του ανακλώμενου σήματος υποδηλώνει μια πιθανή χειρουργική επιπλοκή στο σημείο του τραύματος.

Τα έξυπνα ράμματα μπορούν να διαβαστούν σε βάθος έως και 50 mm, ανάλογα με το μήκος των βελονιών που εμπλέκονται, και το βάθος θα μπορούσε ενδεχομένως να επεκταθεί περαιτέρω αυξάνοντας την αγωγιμότητα του ράμματος ή την ευαισθησία του ασύρματου αναγνώστη.

Όπως και τα υπάρχοντα ράμματα, κλιπ και συρραπτικά, τα έξυπνα ράμματα μπορούν να αφαιρεθούν μετεγχειρητικά με μια ελάχιστα επεμβατική χειρουργική ή ενδοσκοπική διαδικασία, όταν ο κίνδυνος επιπλοκών έχει περάσει.

Έγκαιρη ανίχνευση επιπλοκών από τραύματα

Για την ανίχνευση διαφορετικών τύπων επιπλοκών —όπως γαστρική διαρροή και λοίμωξη— η ερευνητική ομάδα επικάλυψε τον αισθητήρα με διαφορετικούς τύπους πολυμερούς γέλης.

Τα έξυπνα ράμματα είναι επίσης σε θέση να ανιχνεύσουν εάν έχουν σπάσει ή ξετυλιχθεί, για παράδειγμα, κατά την αποκόλληση (διαχωρισμός τραύματος). Εάν το ράμμα είναι σπασμένο, ο εξωτερικός αναγνώστης λαμβάνει ένα μειωμένο σήμα λόγω της μείωσης του μήκους της κεραίας που σχηματίζεται από το έξυπνο ράμμα, ειδοποιώντας τον θεράποντα ιατρό να αναλάβει δράση.

Καλά αποτελέσματα επούλωσης, ασφαλές για κλινική χρήση

Σε πειράματα, η ομάδα έδειξε ότι τα τραύματα που έκλεισαν με τα έξυπνα ράμματα και τα μη τροποποιημένα, ιατρικά ράμματα από μετάξι επουλώθηκαν φυσικά χωρίς σημαντικές διαφορές, με το πρώτο να παρέχει το πρόσθετο πλεονέκτημα της ασύρματης ανίχνευσης.

Η ομάδα δοκίμασε επίσης τα ράμματα με επικάλυψη πολυμερούς και διαπίστωσε ότι η αντοχή και η βιοτοξικότητά τους για το σώμα ήταν αδιαχώριστες από τα κανονικά ράμματα, ενώ παράλληλα διασφάλισε ότι τα επίπεδα ισχύος που απαιτούνται για τη λειτουργία του συστήματος ήταν ασφαλή για το ανθρώπινο σώμα.

Ο Επίκουρος Καθηγητής Ho δήλωσε: «Προς το παρόν, οι μετεγχειρητικές επιπλοκές συχνά δεν ανιχνεύονται μέχρι ο ασθενής να εμφανίσει συστηματικά συμπτώματα όπως πόνο, πυρετό ή υψηλό καρδιακό ρυθμό. Αυτά τα έξυπνα ράμματα μπορούν να χρησιμοποιηθούν ως εργαλείο έγκαιρης προειδοποίησης, ώστε οι γιατροί να μπορούν να παρέμβουν πριν η επιπλοκή γίνει απειλητική για τη ζωή, γεγονός που μπορεί να οδηγήσει σε χαμηλότερα ποσοστά επανεγχείρησης, ταχύτερη ανάρρωση και βελτιωμένα αποτελέσματα για τους ασθενείς».

Περαιτέρω ανάπτυξη

Στο μέλλον, η ομάδα επιδιώκει να αναπτύξει έναν φορητό ασύρματο αναγνώστη που θα αντικαταστήσει τη διάταξη που χρησιμοποιείται σήμερα για την ασύρματη ανάγνωση των έξυπνων ραμμάτων, επιτρέποντας την παρακολούθηση επιπλοκών ακόμη και εκτός κλινικών συνθηκών. Αυτό θα μπορούσε να επιτρέψει στους ασθενείς να λάβουν εξιτήριο νωρίτερα από το νοσοκομείο μετά από χειρουργική επέμβαση.

Η ομάδα συνεργάζεται τώρα με χειρουργούς και κατασκευαστές ιατρικών συσκευών για να προσαρμόσει τα ράμματα για την ανίχνευση αιμορραγίας και διαρροής από τραύματα μετά από γαστρεντερικές χειρουργικές επεμβάσεις. Επιδιώκουν επίσης να αυξήσουν το βάθος λειτουργίας των ραμμάτων, κάτι που θα επιτρέψει την παρακολούθηση βαθύτερων οργάνων και ιστών.

Παρέχεται απόΕθνικό Πανεπιστήμιο της Σιγκαπούρης