Nyheter

Overvåking av kirurgiske sår etter en operasjon er et viktig skritt for å forhindre infeksjon, sårseparasjon og andre komplikasjoner.

Men når det kirurgiske stedet er dypt inne i kroppen, er overvåkingen vanligvis begrenset til kliniske observasjoner eller kostbare radiologiske undersøkelser som ofte ikke klarer å oppdage komplikasjoner før de blir livstruende.

Harde bioelektroniske sensorer kan implanteres i kroppen for kontinuerlig overvåking, men integreres kanskje ikke godt med sensitivt sårvev.

For å oppdage sårkomplikasjoner så snart de oppstår, har et team av forskere ledet av assisterende professor John Ho fra NUS Electrical and Computer Engineering samt NUS Institute for Health Innovation & Technology oppfunnet en smart sutur som er batterifri og trådløst kan registrere og overføre informasjon fra dype kirurgiske steder.

Disse smarte suturene har en liten elektronisk sensor som kan overvåke sårintegritet, magelekkasje og mikrobevegelser i vevet, samtidig som de gir helingsresultater som tilsvarer medisinske suturer.

Dette forskningsgjennombruddet ble først publisert i det vitenskapelige tidsskriftetNaturbiomedisinsk ingeniørfagden 15. oktober 2021.

Hvordan fungerer de smarte suturene?

NUS-teamets oppfinnelse har tre nøkkelkomponenter: en medisinsk silkesutur som er belagt med en ledende polymer for å la den reagere påtrådløse signaler; en batterifri elektronisk sensor; og en trådløs leser som brukes til å betjene suturen fra utsiden av kroppen.

En fordel med disse smarte suturene er at bruken av dem innebærer minimal modifikasjon av standard kirurgisk prosedyre. Under syingen av såret tres den isolerende delen av suturen gjennom den elektroniske modulen og festes ved å påføre medisinsk silikon på de elektriske kontaktene.

Hele den kirurgiske stingen fungerer da som enradiofrekvensidentifikasjon(RFID)-brikke og kan leses av en ekstern leser, som sender et signal til den smarte suturen og registrerer det reflekterte signalet. En endring i frekvensen til det reflekterte signalet indikerer en mulig kirurgisk komplikasjon på sårstedet.

De smarte suturene kan leses ned til en dybde på 50 mm, avhengig av lengden på stingene, og dybden kan potensielt økes ytterligere ved å øke suturens konduktivitet eller følsomheten til den trådløse leseren.

I likhet med eksisterende suturer, klips og stifter, kan de smarte suturene fjernes postoperativt med en minimalt invasiv kirurgisk eller endoskopisk prosedyre når risikoen for komplikasjoner er over.

Tidlig oppdagelse av sårkomplikasjoner

For å oppdage ulike typer komplikasjoner – som magelekkasje og infeksjon – belagte forskerteamet sensoren med ulike typer polymergel.

De smarte suturene kan også oppdage om de har brutt eller raknet, for eksempel under dehiscens (sårseparasjon). Hvis suturen er brutt, fanger den eksterne leseren opp et redusert signal på grunn av en reduksjon i lengden på antennen som dannes av den smarte suturen, noe som varsler den behandlende legen om å iverksette tiltak.

Gode ​​helbredelsesresultater, trygt for klinisk bruk

I eksperimenter viste teamet at sår lukket med smarte sting og umodifiserte silkesuturer av medisinsk kvalitet begge grodde naturlig uten signifikante forskjeller, hvor førstnevnte ga den ekstra fordelen med trådløs sensorering.

Teamet testet også de polymerbelagte suturene og fant at styrken og biotoksisiteten for kroppen ikke kunne skilles fra vanlige suturer, og sørget også for at effektnivåene som trengs for å betjene systemet var trygge for menneskekroppen.

Førsteamanuensis Ho sa: «For tiden oppdages ofte ikke postoperative komplikasjoner før pasienten opplever systemiske symptomer som smerter, feber eller høy hjertefrekvens. Disse smarte suturene kan brukes som et tidlig varslingsverktøy slik at leger kan gripe inn før komplikasjonen blir livstruende, noe som kan føre til lavere rater av reoperasjoner, raskere rekonvalesens og forbedrede pasientresultater.»

Videreutvikling

I fremtiden ønsker teamet å utvikle en bærbar trådløs leser som kan erstatte oppsettet som i dag brukes til å lese av smarte suturtråder trådløst, og dermed muliggjøre overvåking av komplikasjoner selv utenfor kliniske omgivelser. Dette kan gjøre det mulig å skrive ut pasienter tidligere fra sykehuset etter operasjonen.

Teamet samarbeider nå med kirurger og produsenter av medisinsk utstyr for å tilpasse suturene for å oppdage sårblødning og lekkasje etter mage-tarmkirurgi. De ønsker også å øke operasjonsdybden på suturene, noe som vil gjøre det mulig å overvåke dypereliggende organer og vev.

Levert avNasjonalt universitet i Singapore