Monitorowanie ran pooperacyjnych jest ważnym krokiem zapobiegającym zakażeniom, rozejściu się rany i innym powikłaniom.
Jeśli jednak miejsce operacji znajduje się głęboko w organizmie, monitorowanie zwykle ogranicza się do obserwacji klinicznych lub kosztownych badań radiologicznych, które często nie pozwalają wykryć powikłań zanim staną się one zagrożeniem dla życia.
Twarde czujniki bioelektroniczne można wszczepiać do ciała w celu ciągłego monitorowania, jednak nie zawsze da się je zintegrować z wrażliwą tkanką rany.
Aby móc wykrywać powikłania rany od razu po ich wystąpieniu, zespół badaczy pod kierownictwem adiunkta Johna Ho z Wydziału Inżynierii Elektrycznej i Komputerowej NUS oraz Instytutu Innowacji i Technologii Zdrowotnych NUS wynalazł inteligentny szew, który działa bez baterii i może bezprzewodowo wykrywać i przesyłać informacje z głębokich miejsc zabiegowych.
Te inteligentne szwy zawierają niewielki czujnik elektroniczny, który może monitorować integralność rany, wyciek soku żołądkowego i mikroruchy tkanek, zapewniając jednocześnie efekty gojenia równoważne szwom o jakości medycznej.
Przełomowe wyniki badań opublikowano po raz pierwszy w czasopiśmie naukowymInżynieria biomedyczna naturyw dniu 15 października 2021 r.
Jak działają inteligentne szwy?
Wynalazek zespołu NUS składa się z trzech kluczowych komponentów: jedwabnego szwu medycznego pokrytego przewodzącym polimerem, który umożliwia mu reagowanie nasygnały bezprzewodowe; elektroniczny czujnik niewymagający baterii oraz bezprzewodowy czytnik służący do obsługi szwu spoza ciała.
Jedną z zalet tych inteligentnych szwów jest to, że ich użycie wiąże się z minimalną modyfikacją standardowej procedury chirurgicznej. Podczas zszywania rany, izolacyjna część szwu jest przewlekana przez moduł elektroniczny i zabezpieczana poprzez nałożenie silikonu medycznego na styki elektryczne.
Cały szew chirurgiczny pełni wówczas funkcjęidentyfikacja radiowa(RFID) i może być odczytany przez zewnętrzny czytnik, który wysyła sygnał do inteligentnego szwu i wykrywa odbity sygnał. Zmiana częstotliwości odbitego sygnału wskazuje na możliwe powikłania chirurgiczne w miejscu rany.
Inteligentne szwy można odczytać do głębokości 50 mm, w zależności od długości szwów. Głębokość tę można potencjalnie zwiększyć, zwiększając przewodność szwu lub czułość bezprzewodowego czytnika.
Podobnie jak istniejące szwy, klipsy i zszywki, inteligentne szwy można usunąć pooperacyjnie za pomocą małoinwazyjnego zabiegu chirurgicznego lub endoskopowego, gdy ryzyko powikłań minie.
Wczesne wykrywanie powikłań rany
Aby wykryć różne rodzaje powikłań, takie jak wyciek treści żołądkowej i infekcja, zespół badawczy pokrył czujnik różnymi rodzajami żelu polimerowego.
Inteligentne szwy potrafią również wykryć ich pęknięcie lub rozwarstwienie, na przykład podczas rozejścia się rany. Jeśli szew jest zerwany, zewnętrzny czytnik odbiera osłabiony sygnał z powodu skrócenia anteny utworzonej przez inteligentny szew, ostrzegając lekarza prowadzącego o konieczności podjęcia działań.
Dobre wyniki leczenia, bezpieczeństwo stosowania klinicznego
W eksperymentach zespół wykazał, że rany zamknięte za pomocą inteligentnych szwów oraz niemodyfikowanych, medycznych szwów jedwabnych goiły się naturalnie, bez znaczących różnic, przy czym inteligentne szwy zapewniały dodatkową korzyść w postaci bezprzewodowego wykrywania.
Zespół przetestował również pokryte polimerem szwy i stwierdził, że ich wytrzymałość i biotoksyczność dla organizmu są nie do odróżnienia od zwykłych szwów. Upewnił się również, że poziomy mocy niezbędne do obsługi systemu są bezpieczne dla ludzkiego organizmu.
Asystent prof. Ho powiedział: „Obecnie powikłania pooperacyjne często nie są wykrywane, dopóki pacjent nie odczuje objawów ogólnych, takich jak ból, gorączka lub przyspieszone tętno. Te inteligentne szwy mogą być wykorzystywane jako narzędzie wczesnego ostrzegania, umożliwiające lekarzom interwencję, zanim powikłanie stanie się zagrożeniem dla życia, co może prowadzić do niższego wskaźnika reoperacji, szybszego powrotu do zdrowia i lepszych wyników leczenia pacjentów”.
Dalszy rozwój
W przyszłości zespół planuje opracować przenośny czytnik bezprzewodowy, który zastąpi obecnie używany system bezprzewodowego odczytu szwów, umożliwiając monitorowanie powikłań nawet poza placówkami klinicznymi. Mogłoby to umożliwić szybsze wypisywanie pacjentów ze szpitala po operacji.
Zespół współpracuje obecnie z chirurgami i producentami sprzętu medycznego, aby dostosować szwy do wykrywania krwawienia z rany i wycieków po operacjach przewodu pokarmowego. Zespół dąży również do zwiększenia głębokości operacyjnej szwów, co umożliwi monitorowanie głębiej położonych narządów i tkanek.
Dostarczone przezNarodowy Uniwersytet Singapuru
Czas publikacji: 12 lipca 2022 r.