Nyheter

Övervakning av kirurgiska sår efter en operation är ett viktigt steg för att förhindra infektion, sårseparation och andra komplikationer.

Men när operationsområdet är djupt inne i kroppen är övervakningen normalt begränsad till kliniska observationer eller kostsamma radiologiska undersökningar som ofta misslyckas med att upptäcka komplikationer innan de blir livshotande.

Hårda bioelektroniska sensorer kan implanteras i kroppen för kontinuerlig övervakning, men integreras eventuellt inte väl med känslig sårvävnad.

För att upptäcka sårkomplikationer så snart de uppstår har ett forskarteam lett av biträdande professor John Ho från NUS Electrical and Computer Engineering samt NUS Institute for Health Innovation & Technology uppfunnit en smart sutur som är batterifri och trådlöst kan känna av och överföra information från djupt kirurgiska områden.

Dessa smarta suturer har en liten elektronisk sensor som kan övervaka sårintegritet, magläckage och vävnadsmikrorörelser, samtidigt som de ger läkningsresultat som motsvarar medicinska suturer.

Detta forskningsgenombrott publicerades först i den vetenskapliga tidskriftenNaturbiomedicinsk teknikden 15 oktober 2021.

Hur fungerar de smarta suturerna?

NUS-teamets uppfinning har tre nyckelkomponenter: en medicinskt klassad silkessutur som är belagd med en ledande polymer för att den ska kunna reagera påtrådlösa signaler; en batterifri elektronisk sensor; och en trådlös läsare som används för att manövrera suturen från utsidan av kroppen.

En fördel med dessa smarta suturer är att deras användning innebär minimal modifiering av det vanliga kirurgiska ingreppet. Under sårets sömnad träs den isolerande delen av suturen genom den elektroniska modulen och säkras genom att applicera medicinsk silikon på de elektriska kontakterna.

Hela den kirurgiska stygnen fungerar sedan som enradiofrekvensidentifiering(RFID)-tagg och kan läsas av en extern läsare, som skickar en signal till den smarta suturen och detekterar den reflekterade signalen. En förändring i frekvensen hos den reflekterade signalen indikerar en möjlig kirurgisk komplikation vid sårområdet.

De smarta suturerna kan avläsas upp till ett djup av 50 mm, beroende på stygnens längd, och djupet skulle potentiellt kunna utökas ytterligare genom att öka suturens konduktivitet eller den trådlösa avläsarens känslighet.

I likhet med befintliga suturer, klämmor och klamrar kan de smarta suturerna tas bort postoperativt med ett minimalt invasivt kirurgiskt eller endoskopiskt ingrepp när risken för komplikationer är över.

Tidig upptäckt av sårkomplikationer

För att upptäcka olika typer av komplikationer – såsom magläckage och infektion – belagde forskargruppen sensorn med olika typer av polymergel.

De smarta suturerna kan också upptäcka om de har gått av eller nysts upp, till exempel under dehiscens (sårseparation). Om suturen är trasig, plockar den externa läsaren upp en reducerad signal på grund av en minskning av längden på antennen som bildas av den smarta suturen, vilket varnar den behandlande läkaren att vidta åtgärder.

Bra läkningsresultat, säker för klinisk användning

I experiment visade teamet att sår som stängts med smarta suturer och omodifierade silkessuturer av medicinsk kvalitet båda läkte naturligt utan signifikanta skillnader, där den förra gav den extra fördelen med trådlös avkänning.

Teamet testade också de polymerbelagda suturerna och fann att deras styrka och biotoxicitet för kroppen var oskiljbar från vanliga suturer, och säkerställde också att de effektnivåer som behövdes för att driva systemet var säkra för människokroppen.

Assistent professor Ho sa: ”För närvarande upptäcks postoperativa komplikationer ofta inte förrän patienten upplever systemiska symtom som smärta, feber eller hög hjärtfrekvens. Dessa smarta suturer kan användas som ett tidigt varningsverktyg för att göra det möjligt för läkare att ingripa innan komplikationen blir livshotande, vilket kan leda till lägre andel reoperationer, snabbare återhämtning och förbättrade patientresultat.”

Vidareutveckling

I framtiden vill teamet utveckla en bärbar trådlös läsare som kan ersätta den nuvarande utrustningen för att trådlöst läsa av de smarta suturerna, vilket möjliggör övervakning av komplikationer även utanför kliniska miljöer. Detta skulle kunna göra det möjligt att skriva ut patienter tidigare från sjukhuset efter operation.

Teamet arbetar nu med kirurger och tillverkare av medicintekniska produkter för att anpassa suturerna för att upptäcka sårblödning och läckage efter mag-tarmkirurgi. De strävar också efter att öka suturernas operationsdjup, vilket gör det möjligt att övervaka djupare organ och vävnader.

Tillhandahålls avSingapores nationella universitet