Создан "умный" шов для мониторинга глубоких хирургических ран

Мониторинг хирургических ран после операции является важным шагом для предотвращения инфекции, раневого отделяемого и других осложнений. Однако, когда место операции находится глубоко в теле, мониторинг обычно ограничивается клиническими наблюдениями или дорогостоящими радиологическими исследованиями, которые часто не позволяют обнаружить осложнения до того, как они станут опасными для жизни.

Жесткие биоэлектронные датчики могут быть имплантированы в тело для непрерывного мониторинга, но они могут плохо сочетаться с чувствительной раневой тканью.

Чтобы обнаружить осложнения раны сразу после их возникновения, группа исследователей под руководством доцента Джона Хо из NUS Electrical and Computer Engineering, а также NUS Institute for Health Innovation & Technology изобрела "умный" шов, который не требует батареек и может по беспроводной связи чувствовать и передавать информацию из глубоких хирургических участков.

Эти "умные" швы включают в себя небольшой электронный датчик, который может контролировать целостность раны, желудочную утечку и микродвижения тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные медицинским швам. Впервые результаты этого исследования были опубликованы в научном журнале Nature Biomedical Engineering 15 октября 2021 года.

Изобретение команды NUS состоит из трех ключевых компонентов: шелкового шва медицинского класса, который покрыт проводящим полимером, позволяющим ему реагировать на беспроводные сигналы; электронного датчика без батарейки; и беспроводного считывающего устройства, используемого для управления швом снаружи тела.

Одним из преимуществ этих "умных" швов является то, что их использование предполагает минимальное изменение стандартной хирургической процедуры. Во время наложения швов на рану изолирующая часть шва продевается через электронный модуль и закрепляется путем нанесения медицинского силикона на электрические контакты.

Затем весь хирургический шов функционирует как радиочастотная идентификационная метка (RFID) и может быть считан внешним считывающим устройством, которое посылает сигнал на "умный" шов и обнаруживает отраженный сигнал. Изменение частоты отраженного сигнала указывает на возможное хирургическое осложнение в месте раны.

В зависимости от длины стежков "умные" швы могут считываться на глубине до 50 мм, и эта глубина может быть увеличена за счет повышения проводимости шва 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 исчезнет риск осложнений.

Для обнаружения различных типов осложнений, таких как желудочная утечка и инфекция, исследовательская группа покрыла датчик различными типами полимерного геля.

Умные швы также способны определять, если они порвались или распутались, например, во время дегисценции (расслоения раны). При разрыве шва внешний считыватель улавливает пониженный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной "умным" швом, предупреждая лечащего врача о необходимости принятия мер.

В ходе экспериментов команда показала, что раны, закрытые "умными" швами и немодифицированными шелковыми швами медицинского класса, заживали естественным образом без существенных различий, причем первые обеспечивали дополнительное преимущество беспроводного зондирования.

Команда также протестировала швы с полимерным покрытием и обнаружила, что их прочность и биотоксичность для организма не отличается от обычных швов, а также убедилась, что уровни мощности, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.