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수술 후 수술 상처를 모니터링하는 것은 감염, 상처 분리 및 기타 합병증을 예방하는 중요한 단계입니다.

그러나 수술 부위가 신체 깊숙이 있는 경우 모니터링은 일반적으로 생명을 위협하기 전에 합병증을 감지하지 못하는 임상 관찰이나 값비싼 방사선 조사로 제한됩니다.

단단한 생체 전자 센서는 지속적인 모니터링을 위해 신체에 이식될 수 있지만 민감한 상처 조직과 잘 통합되지 않을 수 있습니다.

상처 합병증이 발생하는 즉시 감지하기 위해 NUS 전기 및 컴퓨터 공학의 John Ho 조교수와 NUS 건강 혁신 기술 연구소가 이끄는 연구원 팀은 배터리가 필요 없는 스마트 봉합사를 개발했습니다. 깊은 수술 부위의 정보를 무선으로 감지하고 전송합니다.

이 스마트 봉합사는 상처 무결성, 위 누출 및 조직 미세 움직임을 모니터링할 수 있는 소형 전자 센서를 통합하는 동시에 의료 등급 봉합사와 동등한 치유 결과를 제공합니다.

이 획기적인 연구 결과는 과학 저널에 처음 게재되었습니다.자연의생명공학2021년 10월 15일.

스마트 봉합사는 어떻게 작동합니까?

NUS 팀의 발명품에는 세 가지 주요 구성 요소가 있습니다. 전도성 고분자로 코팅된 의료용 실크 봉합사무선 신호;배터리가 필요 없는 전자 센서;및 신체 외부에서 봉합사를 작동하는 데 사용되는 무선 판독기를 포함합니다.

이러한 스마트 봉합사의 한 가지 장점은 표준 수술 절차를 최소한으로 수정하여 사용할 수 있다는 것입니다.상처를 꿰매는 동안 봉합사의 절연 부분이 전자 모듈을 통해 끼워지고 의료용 실리콘을 전기 접점에 적용하여 고정됩니다.

전체 수술 스티치는 다음으로 기능합니다.무선 주파수 식별(RFID) 태그와 외부 판독기로 읽을 수 있으며 스마트 봉합사에 신호를 보내고 반사된 신호를 감지합니다.반사된 신호의 주파수 변화는 상처 부위에 가능한 외과적 합병증을 나타냅니다.

스마트 봉합사는 관련된 스티치의 길이에 따라 최대 50mm 깊이까지 읽을 수 있으며, 봉합사의 전도성이나 무선 판독기의 감도를 높여 잠재적으로 깊이를 더 확장할 수 있습니다.

스마트 봉합사는 기존 봉합사, 클립, 스테이플과 마찬가지로 수술 후 합병증의 위험이 없어진 경우 최소 침습 수술 또는 내시경 절차를 통해 제거할 수 있습니다.

상처 합병증의 조기 발견

위 누출 및 감염과 같은 다양한 유형의 합병증을 감지하기 위해 연구팀은 다양한 유형의 폴리머 젤로 센서를 코팅했습니다.

스마트 봉합사는 또한 예를 들어 열개(상처 분리) 중에 부러지거나 풀리는지 감지할 수 있습니다.봉합사가 부러지면 스마트 봉합사로 형성된 안테나의 길이가 줄어들어 외부 리더기가 줄어든 신호를 포착해 주치의에게 조치를 취하도록 한다.

좋은 치료 결과, 임상 사용에 안전

실험에서 팀은 스마트 봉합사로 봉합한 상처와 수정되지 않은 의료 등급 실크 봉합사가 큰 차이 없이 자연적으로 치유된다는 것을 보여주었으며 전자는 무선 감지의 추가 이점을 제공했습니다.

연구팀은 또한 폴리머 코팅된 봉합사를 테스트한 결과 강도와 신체에 대한 생물학적 독성이 일반 봉합사와 구별할 수 없음을 발견했으며 시스템을 작동하는 데 필요한 전력 수준이 인체에 안전한지 확인했습니다.

호 교수는 “현재 수술 후 합병증은 환자가 통증, 발열, 고심박수 등의 전신증상을 경험할 때까지 발견되지 않는 경우가 많다.이러한 스마트 봉합사는 합병증이 생명을 위협하기 전에 의사가 개입할 수 있도록 하는 조기 경보 도구로 사용될 수 있으며, 이는 낮은 재수술 비율, 빠른 회복 및 개선된 환자 결과로 이어질 수 있습니다.”

추가 개발

앞으로 팀은 현재 스마트 봉합사를 무선으로 읽는 데 사용되는 설정을 대체하여 임상 환경 밖에서도 합병증을 감시할 수 있는 휴대용 무선 판독기 개발을 모색하고 있습니다.이를 통해 환자는 수술 후 병원에서 더 일찍 퇴원할 수 있습니다.

팀은 현재 위장 수술 후 상처 출혈 및 누출을 감지하기 위해 봉합사를 조정하기 위해 외과의사 및 의료 기기 제조업체와 협력하고 있습니다.그들은 또한 더 깊은 장기와 조직을 모니터링할 수 있도록 봉합사의 수술 깊이를 늘리는 방법을 찾고 있습니다.

에 의해 제공싱가포르 국립 대학교