Мониторинг хирургических ран является важным мероприятием для предотвращения инфекции, расхождения швов и других осложнений. Но после операции на внутренних органах он обычно ограничивается клиническим наблюдением или рентгенологическими исследованиями, которые часто не позволяют выявить осложнения до того, как они станут угрожающими. Жесткие биоэлектрические датчики могут быть имплантированы в организм для непрерывного мониторинга, но они, как правило, плохо влияют на чувствительную раневую ткань.
Для выявления ранних послеоперационных осложнений группа исследователей во главе с Джоном Хо из Национального университета Сингапура изобрела интеллектуальный шовный материал. Разработка представляет собой небольшой электронный датчик, который способен оценивать состояние краев раны, выявлять несостоятельность желудочно-кишечных анастомозов и расхождение тканей, обеспечивая при этом результаты заживления, эквивалентные стандартным медицинским швам.
Как работают умные швы?
Изобретение состоит из трех ключевых компонентов: шелковый шовный материал, покрытый проводящим полимером, позволяющим ему реагировать на беспроводные сигналы и выполнять функцию антенны, электронный датчик без аккумулятора и приемник, расположенный вне тела.
Одним из преимуществ интеллектуального шовного материала является то, что его использование предполагает минимальную модификацию стандартных хирургических процедур. Во время сшивания раны покрытый полимером фрагмент шелковых ниток продевается через электронный модуль и закрепляется путем нанесения медицинского силикона на электрические контакты.
Затем весь хирургический шов функционирует как метка для радиочастотной идентификации (RFID) и может взаимодействовать с внешним приемником, который посылает сигнал на модуль шва и считывает отраженный сигнал: изменение его частоты указывает на возможное осложнение в послеоперационной ране.
Интеллектуальные швы могут располагаться на глубине до 50 мм, и она впоследствии будет дополнительно увеличиваться авторами за счет повышения проводимости шва или чувствительности внешнего приемника.
Как и обычный шовный материал, умные швы могут быть удалены после операции с помощью минимально инвазивной хирургической или эндоскопической процедуры, когда риск осложнений миновал.
Раннее выявление послеоперационных осложнений
Для выявления различных типов осложнений, таких как несостоятельность швов или инфекция, исследовательская группа покрыла датчик различными типами полимерного геля. Если шов разорван, внешний считыватель улавливает ослабленный сигнал из-за уменьшения длины антенны, образованной шелковой ниткой, предупреждая лечащего врача о необходимости принятия мер.
Эффективность и безопасность
В ходе экспериментов группа показала на живых свиньях, что умные швы могут контролировать целостность раны, состоятельность желудочно-кишечных анастомозов и смещение краев раны. У мышей результаты заживления ран, ушитых интеллектуальным шовным материалом и обычным хирургическим шелком, заживали естественным путем без существенных различий. Исследователи также продемонстрировали, что уровни мощности радиосигнала, необходимые для работы системы, безопасны для человеческого организма.
Дальнейшее развитие
В будущем группа планирует разработать портативный беспроводной приемник, который заменит установку, используемую в настоящее время для считывания сигналов интеллектуальных швов, что позволит осуществлять наблюдение за заживлением даже за пределами лечебных учреждений. Это позволит пациентам выписываться из больниц после операции раньше.
В настоящее время исследователи работают с хирургами и производителями медицинских устройств, чтобы адаптировать новинку для раннего обнаружения кровотечения из раны и несостоятельность анастомозов после операций на желудочно-кишечном тракте. Они также стремятся увеличить рабочую глубину швов, что позволит контролировать более глубокие органы и ткани.
Статья V.Kalidasan et al. Wirelessly operated bioelectronic sutures for the monitoring of deep surgical wounds опубликована в журнале Nature Biomedical Engineering.
Аминат Аджиева, портал «Вечная молодость» vechnayamolodost.ru по материалам National University of Singapore: Smart sutures to monitor deep surgical wounds.
