Наблюдение за хирургическими ранами после операции - важный шаг для предотвращения инфицирования, расслоения ран и других осложнений.
Однако, когда место операции находится глубоко в теле, мониторинг обычно ограничивается клиническими наблюдениями или дорогостоящими радиологическими исследованиями, которые часто не позволяют выявить осложнения до того, как они станут опасными для жизни.
Жесткие биоэлектронные датчики могут быть имплантированы в тело для непрерывного мониторинга, но они могут плохо интегрироваться с чувствительной тканью раны.
Чтобы обнаружить осложнения в ранах, как только они возникают, группа исследователей во главе с доцентом Джоном Хо из Национального университета Сингапура (NUS) изобрела умный шов, который не требует батареек и может по беспроводной связи воспринимать и передавать информацию из глубоких хирургических участков.
Эти умные швы включают в себя небольшой электронный датчик, который может контролировать целостность раны, утечки после желудочно-кишечных операций и микродвижения тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные медицинским швам.
Это научное прорывное открытие было опубликовано в научном журнале Nature Biomedical Engineering.
Как работают умные швы?
Изобретение команды NUS состоит из трех ключевых компонентов: хирургический шовный материал — шелковая нить медицинского назначения, покрытая проводящим полимером, позволяющим ей реагировать на беспроводные сигналы; безбатарейный электронный датчик; и беспроводной считыватель, используемый для работы с нитью извне тела.
Одним из преимуществ этих умных швов является то, что их использование требует минимальной модификации стандартной хирургической процедуры. Во время зашивания раны изоляционный участок нити продевается через электронный модуль и фиксируется путем нанесения медицинского силикона на электрические контакты.
Затем весь хирургический шов функционирует как метка радиочастотной идентификации (RFID) и может быть прочитан внешним считывающим устройством, которое отправляет сигнал на умную шовную нить и обнаруживает отраженный сигнал. Изменение частоты отраженного сигнала свидетельствует о возможном хирургическом осложнении на месте раны.
Умные швы можно читать на глубине до 50 мм, в зависимости от длины задействованных стежков, и глубину потенциально можно увеличить за счет увеличения проводимости шовного материала или чувствительности беспроводного считывающего устройства.
Подобно существующим швам, зажимам и скобам, умные швы могут быть удалены после операции с помощью минимально инвазивной хирургической или эндоскопической процедуры, когда риск осложнений миновал.
Раннее выявление осложнений в ранах
Для выявления различных типов осложнений — таких как утечка после желудочно-кишечных операций и инфекция — исследовательская группа покрыла датчик полимерным гелем разных типов.
Умные швы также могут определять, были ли они порваны или распущены, например, во время расхождения раны. Если нить разорвана, внешний считыватель улавливает ослабленный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной «умной» нитью, предупреждая лечащего врача о необходимости принять меры.
Хорошие результаты заживления, безопасно для клинического использования
В ходе экспериментов команда показала, что раны, закрытые «умными» швами и немодифицированными шелковыми швами медицинского класса, заживают естественным путем без существенных различий, причем первые обеспечивают дополнительное преимущество беспроводного зондирования.
Команда также проверила нити с полимерным покрытием и обнаружила, что их прочность и биотоксичность для организма неотличимы от обычных нитей медицинского назначения, а также удостоверились, что уровни мощности, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.
По словам профессора Хо, «в настоящее время послеоперационные осложнения часто не обнаруживаются до тех пор, пока у пациента не появятся системные симптомы, такие как боль, лихорадка или учащенное сердцебиение. Эти умные швы можно использовать в качестве инструмента раннего предупреждения, чтобы врачи могли вмешаться до того, как осложнение станет опасным для жизни, что может привести к снижению частоты повторных операций, более быстрому выздоровлению и улучшению результатов лечения пациентов».
Дальнейшее развитие
В будущем команда планирует разработать портативный беспроводной считыватель, который заменит установку, которая в настоящее время используется для беспроводного считывания умных швов, что позволит отслеживать осложнения даже за пределами клинических условий. Это может позволить раньше выписывать пациентов из больницы после операции.
В настоящее время команда работает с хирургами и производителями медицинского оборудования, чтобы адаптировать швы для обнаружения кровотечения из раны и утечки после желудочно-кишечных операций. Они также стремятся увеличить рабочую глубину умных швов, что позволит контролировать более глубокие органы и ткани.
Источник: National University of Singapore.
