Новости

Мониторинг хирургических ран после операции является важным шагом для предотвращения инфекции, расхождения раны и других осложнений.

Однако если место операции находится глубоко в организме, мониторинг обычно ограничивается клиническими наблюдениями или дорогостоящими радиологическими исследованиями, которые часто не позволяют обнаружить осложнения до того, как они станут опасными для жизни.

Жесткие биоэлектронные датчики можно имплантировать в тело для постоянного мониторинга, но они могут плохо интегрироваться с чувствительной раневой тканью.

Для выявления осложнений ран на ранней стадии их возникновения группа исследователей под руководством доцента Джона Хо из кафедры электротехники и вычислительной техники Национального университета Сингапура (NUS), а также Института инноваций и технологий в области здравоохранения Национального университета Сингапура (NUS) изобрела интеллектуальный шовный материал, который не требует использования батареек и может по беспроводной связи определять и передавать информацию из глубоких хирургических участков.

Эти умные шовные материалы оснащены небольшим электронным датчиком, который может контролировать целостность раны, утечку желудочного содержимого и микродвижения тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные результатам шовных материалов медицинского назначения.

Это научное достижение было впервые опубликовано в научном журналеПрирода Биомедицинская инженерия15 октября 2021 года.

Как работают умные швы?

Изобретение команды NUS состоит из трех основных компонентов: медицинского шелкового шовного материала, покрытого проводящим полимером, что позволяет ему реагировать набеспроводные сигналы; электронный датчик без батареек; и беспроводное считывающее устройство, используемое для управления швом извне.

Одним из преимуществ этих умных швов является то, что их использование предполагает минимальную модификацию стандартной хирургической процедуры. Во время сшивания раны изолирующая часть шва продевается через электронный модуль и закрепляется путем нанесения медицинского силикона на электрические контакты.

Весь хирургический шов затем функционирует какрадиочастотная идентификация(RFID) метка и может быть прочитана внешним считывателем, который посылает сигнал на интеллектуальный шов и обнаруживает отраженный сигнал. Изменение частоты отраженного сигнала указывает на возможное хирургическое осложнение в месте раны.

Умные швы могут считываться на глубине до 50 мм в зависимости от длины используемых стежков, а глубину можно потенциально увеличить за счет повышения проводимости шва или чувствительности беспроводного считывателя.

Подобно существующим швам, клипсам и скобам, «умные» швы могут быть удалены после операции с помощью малоинвазивной хирургической или эндоскопической процедуры, когда риск осложнений минует.

Раннее выявление осложнений ран

Для выявления различных типов осложнений, таких как недержание желудочного содержимого и инфекции, исследовательская группа покрыла датчик различными типами полимерного геля.

Умные швы также способны определять, порвались ли они или распустились, например, при расхождении краев раны. Если шов порван, внешний считыватель улавливает ослабленный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной умным швом, предупреждая лечащего врача о необходимости принять меры.

Хорошие результаты заживления, безопасно для клинического применения.

В ходе экспериментов группа продемонстрировала, что раны, закрытые как умными швами, так и немодифицированными медицинскими шелковыми швами, заживали естественным образом без существенных различий, причем первые обеспечивали дополнительное преимущество в виде беспроводного зондирования.

Группа также протестировала шовный материал с полимерным покрытием и обнаружила, что его прочность и биотоксичность для организма не отличаются от прочности и токсичности обычных шовных материалов, а также убедилась, что уровни мощности, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.

Доцент Хо сказал: «В настоящее время послеоперационные осложнения часто не обнаруживаются, пока у пациента не появятся системные симптомы, такие как боль, лихорадка или учащенное сердцебиение. Эти умные швы можно использовать в качестве инструмента раннего оповещения, чтобы врачи могли вмешаться до того, как осложнение станет опасным для жизни, что может привести к снижению частоты повторных операций, более быстрому восстановлению и улучшению результатов лечения пациентов».

Дальнейшее развитие

В будущем команда планирует разработать портативный беспроводной считыватель, который заменит установку, используемую в настоящее время для беспроводного считывания данных с умных швов, что позволит отслеживать осложнения даже за пределами клинических условий. Это может позволить пациентам раньше выписываться из больницы после операции.

В настоящее время команда работает с хирургами и производителями медицинских устройств, чтобы адаптировать швы для обнаружения кровотечения из ран и утечки после желудочно-кишечных операций. Они также стремятся увеличить рабочую глубину швов, что позволит контролировать более глубокие органы и ткани.

ПредоставленоНациональный университет Сингапура