Správy

Monitorovanie chirurgických rán po operácii je dôležitým krokom na prevenciu infekcie, odlúčenia rany a iných komplikácií.

Ak sa však miesto chirurgického zákroku nachádza hlboko v tele, monitorovanie sa zvyčajne obmedzuje na klinické pozorovania alebo nákladné rádiologické vyšetrenia, ktoré často nedokážu odhaliť komplikácie skôr, ako sa stanú život ohrozujúcimi.

Tvrdé bioelektronické senzory je možné implantovať do tela na nepretržité monitorovanie, ale nemusia sa dobre integrovať s citlivým tkanivom rany.

Aby sa komplikácie rán odhalili hneď, ako sa vyskytnú, tím výskumníkov pod vedením docenta Johna Ho z NUS Electrical and Computer Engineering a NUS Institute for Health Innovation & Technology vynašiel inteligentný steh, ktorý nepotrebuje batérie a dokáže bezdrôtovo snímať a prenášať informácie z hlbokých chirurgických miest.

Tieto inteligentné stehy obsahujú malý elektronický senzor, ktorý dokáže monitorovať integritu rany, únik žalúdka a mikropohyby tkaniva a zároveň poskytuje hojivé výsledky porovnateľné so stehmi lekárskej kvality.

Tento výskumný prelom bol prvýkrát publikovaný vo vedeckom časopisePrírodné biomedicínske inžinierstvodňa 15. októbra 2021.

Ako fungujú inteligentné stehy?

Vynález tímu NUS má tri kľúčové komponenty: hodvábny steh lekárskej kvality, ktorý je potiahnutý vodivým polymérom, aby mohol reagovať nabezdrôtové signály; elektronický senzor bez batérie; a bezdrôtová čítačka používaná na ovládanie stehu zvonku tela.

Jednou z výhod týchto inteligentných stehov je, že ich použitie si vyžaduje minimálnu úpravu štandardného chirurgického postupu. Počas zošívania rany sa izolačná časť stehu prevlečie cez elektronický modul a zaistí sa nanesením lekárskeho silikónu na elektrické kontakty.

Celý chirurgický steh potom funguje akorádiofrekvenčná identifikácia(RFID) štítok a možno ho prečítať externou čítačkou, ktorá odošle signál do inteligentného stehu a detekuje odrazený signál. Zmena frekvencie odrazeného signálu naznačuje možnú chirurgickú komplikáciu v mieste rany.

Inteligentné stehy je možné čítať až do hĺbky 50 mm v závislosti od dĺžky stehov a hĺbku by bolo možné ďalej predĺžiť zvýšením vodivosti stehu alebo citlivosti bezdrôtovej čítačky.

Podobne ako existujúce stehy, klipy a svorky, aj inteligentné stehy sa dajú po operácii odstrániť minimálne invazívnym chirurgickým alebo endoskopickým zákrokom, keď pominie riziko komplikácií.

Včasné odhalenie komplikácií rán

Na detekciu rôznych typov komplikácií – ako je únik žalúdka a infekcia – výskumný tím potiahol senzor rôznymi typmi polymérneho gélu.

Inteligentné stehy dokážu tiež zistiť, či sa stehy pretrhli alebo rozviazali, napríklad počas dehiscencie (oddelenia rany). Ak je steh pretrhnutý, externá čítačka zachytí znížený signál v dôsledku skrátenia dĺžky antény tvorenej inteligentným stehom, čo upozorní ošetrujúceho lekára, aby podnikol kroky.

Dobré výsledky hojenia, bezpečné pre klinické použitie

V experimentoch tím ukázal, že rany uzavreté inteligentnými stehmi aj nemodifikovanými hodvábnymi stehmi lekárskej kvality sa hojili prirodzene bez významných rozdielov, pričom prvý z nich poskytoval pridanú výhodu bezdrôtového snímania.

Tím tiež testoval polymérom potiahnuté stehy a zistil, že ich pevnosť a biotoxicita pre telo sú nerozoznateľné od bežných stehov a tiež zabezpečil, aby úrovne výkonu potrebné na prevádzku systému boli pre ľudské telo bezpečné.

Asistent profesora Ho povedal: „V súčasnosti sa pooperačné komplikácie často nezistia, kým sa u pacienta neobjavia systémové príznaky, ako je bolesť, horúčka alebo vysoká srdcová frekvencia. Tieto inteligentné stehy sa dajú použiť ako nástroj včasného varovania, ktorý lekárom umožní zasiahnuť skôr, ako sa komplikácia stane život ohrozujúcou, čo môže viesť k nižšej miere opakovaných operácií, rýchlejšiemu zotaveniu a lepším výsledkom liečby pacientov.“

Ďalší vývoj

V budúcnosti sa tím snaží vyvinúť prenosnú bezdrôtovú čítačku, ktorá by nahradila zariadenie, ktoré sa v súčasnosti používa na bezdrôtové čítanie inteligentných stehov, a umožnila by tak sledovanie komplikácií aj mimo klinického prostredia. To by mohlo umožniť pacientom skoršie prepustenie z nemocnice po operácii.

Tím teraz spolupracuje s chirurgmi a výrobcami zdravotníckych pomôcok na úprave stehov na detekciu krvácania z rán a presakovania po operácii gastrointestinálneho traktu. Taktiež sa snažia zväčšiť operačnú hĺbku stehov, čo umožní monitorovanie hlbšie uložených orgánov a tkanív.

PoskytovateľNárodná univerzita v Singapure