Новости

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

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

Жесткие биоэлектронные датчики можно имплантировать в организм 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 факультета электротехники и вычислительной техники Национального университета Сингапура (NUS), а также Института инноваций и технологий в области здравоохранения NUS изобрели интеллектуальный шовный материал, который не требует 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 микроподвижность тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные результатам шовных материалов медицинского класса.

Это научное достижение было впервые опубликовано в научном журналеПрирода Биомедицинская Инженерия15 октября 2021 года.

Как работают умные швы?

Изобретение команды NUS состоит из трех ключевых компонентов: медицинского шелкового шовного материала, покрытого проводящим полимером, что позволяет ему реагировать набеспроводные сигналы; электронный датчик без батареек; и беспроводной считыватель, используемый для управления швом извне.

Одним из преимуществ этих «умных» нитей является то, что их применение требует минимального изменения стандартной хирургической процедуры. Во время зашивания раны изолирующая часть нити пропускается через электронный модуль и фиксируется медицинским силиконом на электрических контактах.

Весь хирургический шов затем функционирует какрадиочастотная идентификацияМетка RFID может быть считана внешним считывателем, который посылает сигнал на умную нить 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, и глубину потенциально можно 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 раневых осложнений

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

«Умные» швы также способны определять разрыв или расхождение, например, при расхождении краев раны. В случае разрыва шва внешний считыватель фиксирует ослабленный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной «умной» нитью, предупреждая лечащего врача о необходимости принятия мер.

Хорошие результаты заживления, безопасно для клинического применения.

В ходе экспериментов группа продемонстрировала, что раны, закрытые как умными швами, так и немодифицированными медицинскими шелковыми нитями, заживали естественным образом без существенных различий, причем первые обладали дополнительным преимуществом беспроводного зондирования.

Группа также протестировала шовный материал с полимерным покрытием и обнаружила, что его прочность и биотоксичность для организма ничем не отличаются от 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 могут использоваться в качестве инструмента раннего оповещения, позволяя врачам вмешаться до того, как осложнение станет опасным для жизни, что может привести к снижению частоты повторных операций, более быстрому восстановлению и улучшению результатов лечения».

Дальнейшее развитие

В будущем команда планирует разработать портативный беспроводной считыватель, который заменит существующую систему беспроводного считывания данных с «умных» швов, что позволит отслеживать осложнения даже вне клинических условий. Это может позволить пациентам выписываться из больницы раньше после операции.

В настоящее время команда работает с хирургами и производителями медицинских устройств над адаптацией швов для выявления кровотечения и подтекания после операций на желудочно-кишечном тракте. Также планируется увеличить рабочую глубину швов, что позволит контролировать более глубоко расположенные органы и ткани.

ПредоставленоНациональный университет Сингапура