Новини

Моніторинг хірургічних ран після операції є важливим кроком для запобігання інфекції, відшаруванню рани та іншим ускладненням.

Однак, коли хірургічне втручання розташоване глибоко в тілі, моніторинг зазвичай обмежується клінічними спостереженнями або дорогими радіологічними дослідженнями, які часто не виявляють ускладнень до того, як вони стануть небезпечними для життя.

Жорсткі біоелектронні датчики можна імплантувати в організм для безперервного моніторингу, але вони можуть погано інтегруватися з чутливою тканиною рани.

Щоб виявити ускладнення рани, щойно вони виникають, команда дослідників під керівництвом доцента Джона Хо з Інституту електротехніки та комп'ютерної інженерії NUS, а також Інституту інновацій та технологій у сфері охорони здоров'я NUS винайшла розумний шовний матеріал, який не потребує батарейок та може бездротовим способом сприймати та передавати інформацію з глибоких хірургічних ділянок.

Ці розумні шви містять невеликий електронний датчик, який може контролювати цілісність рани, шлункові витоки та мікрорухи тканин, забезпечуючи при цьому результати загоєння, еквівалентні медичним швам.

Цей прорив у дослідженні вперше був опублікований у науковому журналіПриродна біомедична інженерія15 жовтня 2021 року.

Як працюють розумні шви?

Винахід команди NUS має три ключові компоненти: медичний шовковий шовний матеріал, покритий провідним полімером, що дозволяє йому реагувати набездротові сигнали; електронний датчик без батареї; та бездротовий зчитувач, який використовується для керування швом ззовні тіла.

Одна з переваг цих розумних шовних матеріалів полягає в тому, що їх використання передбачає мінімальну модифікацію стандартної хірургічної процедури. Під час зашивання рани ізолююча частина шовного матеріалу протягується через електронний модуль і закріплюється шляхом нанесення медичного силікону на електричні контакти.

Весь хірургічний шов потім функціонує якрадіочастотна ідентифікація(RFID)-мітку, яку може зчитати зовнішній зчитувач, який надсилає сигнал до розумного шовного апарату та виявляє відбитий сигнал. Зміна частоти відбитого сигналу вказує на можливе хірургічне ускладнення в місці рани.

Розумні шви можна зчитувати на глибину до 50 мм, залежно від довжини швів, і глибину потенційно можна ще більше збільшити, збільшивши провідність шва або чутливість бездротового зчитувача.

Подібно до існуючих швів, кліпс та скоб, «розумні» шви можна видалити після операції за допомогою малоінвазивної хірургічної або ендоскопічної процедури, коли мине ризик ускладнень.

Раннє виявлення ускладнень рани

Щоб виявити різні типи ускладнень, такі як шлунковий витік та інфекція, дослідницька група покрила датчик різними типами полімерного гелю.

Розумні шви також здатні виявляти, чи вони розірвались або розплуталися, наприклад, під час розриву (відокремлення рани). Якщо шов розірвано, зовнішній зчитувач вловлює знижений сигнал через зменшення довжини антени, утвореної розумним швом, попереджаючи лікаря про необхідність вжити заходів.

Хороші результати загоєння, безпечний для клінічного використання

В експериментах команда показала, що рани, закриті як розумними швами, так і немодифікованими медичними шовковими швами, загоювалися природним шляхом без суттєвих відмінностей, причому перші забезпечували додаткову перевагу бездротового зондування.

Команда також протестувала полімерно-покриті нитки та виявила, що їхня міцність та біотоксичність для організму не відрізняються від звичайних ниток, а також гарантувала, що рівні потужності, необхідні для роботи системи, безпечні для людського організму.

Доцент Хо сказав: «Наразі післяопераційні ускладнення часто не виявляються, доки у пацієнта не з’являться системні симптоми, такі як біль, лихоманка або прискорене серцебиття. Ці розумні шви можна використовувати як інструмент раннього попередження, щоб лікарі могли втрутитися до того, як ускладнення стане небезпечним для життя, що може призвести до зниження рівня повторних операцій, швидшого одужання та покращення результатів лікування пацієнтів».

Подальший розвиток

У майбутньому команда прагне розробити портативний бездротовий зчитувач, який замінить установку, що зараз використовується для бездротового зчитування інтелектуальних швів, що дозволить спостерігати за ускладненнями навіть поза клінічними умовами. Це може дозволити пацієнтам раніше виписуватися з лікарні після операції.

Зараз команда працює з хірургами та виробниками медичного обладнання, щоб адаптувати шви для виявлення кровотечі та протікання з ран після операцій на шлунково-кишковому тракті. Вони також прагнуть збільшити глибину накладання швів, що дозволить контролювати глибші органи та тканини.

НаданоНаціональний університет Сінгапуру