为了尽快实现对伤口并发症的监测,由新加坡国立大学医疗健康创新与科技研究院(iHealthtech)、电气与计算机工程系助理教授何思远(John Ho)领导的科研团队发明了一种智能缝合线,不需要电池,通过无线感应就能知道深部术后伤口的变化情况。
这些智能缝合线带有一个小型电子传感器,可以监测伤口完整性、胃漏和组织微运动,同时还能产生相当于医疗级别缝合线的愈合效果。
2021年10月15日,这项突破性的发明首次发表在《自然-生物医学工程》(Nature Biomedical Engineering)杂志上。
智能缝合线是如何工作的?
智能缝合线主要由三个关键部分组成:一种涂有导电聚合物的医用级丝线,对无线信号作出反应;一种没有电池的电子传感器;还有一个无线读取器,用来在体外进行缝合。
只需对标准手术程序做最小程度地修改就能使用,是这些智能缝合线的一大优点。在缝合伤口的过程中,智能缝合线的绝缘部分会穿过电子组件,并通过在电触点上使用医用硅胶进行固定。
整个手术缝合过程就像是在贴一个可以射频识别(RFID)的电子标签,它既可以被外部读取器读取,也可以向智能缝合线发送信号,并监测到反射的信号。如果反射信号的频率有所改变,那就表明在伤口部位可能会有手术并发症。
根据缝合线使用的长度,智能缝合线的深度可达50毫米,通过增加缝合线的导电性或无线读取器的灵敏度,可以进一步扩展深度。
和现在手术中使用的缝合线、夹子、钉子一样,当没有出现并发症后,智能缝合线是可以通过微创手术或内窥镜手术去除的。
尽早发现伤口并发症
为了监测不同类型的并发症,如胃漏、感染等,该研究团队在传感器上涂上了不同类型的聚合物凝胶。
倘若智能缝合线断裂或散开了,它们还是能继续进行监测。例如在伤口分离期间,如果缝合线断裂,其所形成的天线长度就会缩短,接着外部读取器会接收到一个稍弱的信号,提醒主治医生及时采取行动。
愈合效果好,临床使用安全
通过多次试验,该团队表示用智能缝合线缝合的伤口和未经改造的医用丝线缝合的伤口都可以自然愈合,没有显著差异,而且前者展现了无线传感的额外优势。
该团队还测试了聚合物涂层缝合线,发现其强度、对人体的生物毒性与普通缝合线没有区别,也确保了操作系统所需的功率水平在人体能承受的安全范围内。
何思远助理教授表示:“目前,术后并发症通常是在患者出现明显症状后才被发现,如疼痛、发烧或心率偏高等。这些智能缝合线可以作为一种早期预警工具,让医生能够在并发症危及患者生命之前进行干预,从而降低再次手术的概率,加快伤口愈合速度,改善患者的恢复效果。”
进一步发展
未来,该团队计划研发一种便携式无线读取器,来取代目前用于无线读取智能缝合线的设备,从而实现在临床环境之外也能监测并发症,使患者在术后可以早日出院。
为了改进这种智能缝合线,监测到胃肠道手术后的伤口出血和渗漏,该团队正在与外科医生和医疗设备制造商进行合作。此外,他们还希望增加缝合线的操作深度,让更深的器官和组织能够被监测到。
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