بخیه هوشمند بر زخم‌های عمقی بدن نظارت می‌کند

به گزارش پایگاه خبری “ججین“ به نقل از مدیکال‌اکسپرس، نظارت بر زخم‌ها پس از انجام عمل جراحی قدم مهمی برای جلوگیری از عفونت، باز شدن زخم و سایر عوارض است. با این حال زمانی که محل جراحی در اعماق بدن باشد، نظارت بر آن به طور معمول محدود به بررسی‌های بالینی یا بررسی‌های پر هزینه رادیولوژی می‌شود. این روش‌ها اغلب در تشخیص عارضه پیش از آنکه به تهدیدی برای زندگی فرد تبدیل شود، با شکست مواجه می‌شوند.

حسگرهای الکترونیک زیستی(بیوالکترونیک) سخت را می‌توان برای نظارت مداوم درون بدن قرار داد اما این حسگرها شاید نتوانند به خوبی با بافت حساس زخم ادغام شوند.

گروهی از محققان به رهبری “جان هو”(John Ho)  استادیار مهندسی برق و کامپیوتر دانشگاه ملی سنگاپور  و همچنین موسسه فناوری و اختراعات سلامت این دانشگاه، یک بخیه هوشمند ساخته‌اند که بدون باتری کار می‌کند و می‌تواند به صورت بی‌سیم داده‌ها را از زخم‌های عمیق دریافت و منتقل کند.

این بخیه هوشمند دارای یک حسگر الکترونیکی کوچک است که می‌تواند بر یکپارچگی زخم، نشتی معده و ریزحرکات بافت‌ها نظارت کند در حالی که باعث بهبودی زخم به روشی مشابه بخیه‌های معمول پزشکی می‌شود.

نتایج این تحقیقات در تاریخ ۱۵ اوت ۲۰۲۱ در مجله‌ی “Nature Biomedical Engineering” منتشر شد.

بخیه‌های هوشمند چگونه کار می‌کنند؟  

اختراع محققان دانشگاه ملی سنگاپور سه جزء اصلی دارد. یک بخیه ابریشمی پزشکی که با یک پلیمر رسانا پوشانده شده است تا بتواند به سیگنال‌های بی‌سیم پاسخ دهد، یک حسگر الکترونیکی بدون باتری و یک “قرائت‌کننده”(reader) بی‌سیم که برای انجام بخیه از خارج بدن مورد استفاده قرار می‌گیرد.

یکی از مزایای این بخیه هوشمند آن است که استفاده از آن کمترین تغییر را در روش‌های استاندارد جراحی ایجاد می‌کند. در طول بخیه‌زدن زخم، بخش عایق این بخیه به ماژول الکترونیکی آن دوخته می‌شود و با استفاده از سیلیکون پزشکی، اتصالات الکترونیکی ایمن می‌شود.

سپس کل بخش بخیه‌زده شده به عنوان سامانه بازشناسی با امواج رادیویی(RFID) عمل می‌کند و می‌تواند توسط یک قرائت‌کننده خارجی که سیگنالی به بخیه هوشمند می‌فرستد و سیگنال بازتاب شده را تشخیص می‌دهد، قرائت شود. تغییر در سیگنال بازتاب شده می‌تواند نشانه‌ای احتمالی از وجود عارضه در محل زخم باشد.

این بخیه هوشمند تا عمق ۵۰ میلی‌متر بسته به طول بخیه‌ها قابل قرائت است و عمق آن را به طور بالقوه می‌توان با افزایش رسانایی بخیه یا حساسیت “قرائت‌کننده” افزایش داد.

این بخیه هوشمند، مشابه بخیه‌های موجود ممکن است با روشی کم تهاجمی یا به وسیله آندوسکوپی پس از رفع خطر بروز عارضه در زخم، برداشته شود.

تشخیص زودهنگام عارضه در زخم

محققان برای تشخیص انواع مختلف عارضه مانند عفونت، این حسگر را با انواع مختلفی از ژل پلیمر پوشاندند.

پاره شدن بخیه نیز که هنگام باز شدن زخم رخ می‌دهد قابل تشخیص است. اگر این بخیه پاره شود، قرائت‌کننده خارجی کاهش سیگنال‌های دریافتی را به دلیل کاهش طول آنتن ایجاد شده توسط بخیه هوشمند دریافت می‌کند و به پزشک معالج برای انجام اقدامات لازم هشدار می‌دهد.

نتایج درمانی خوب، امن برای استفاده بالینی

محققان در چندین آزمایش نشان دادند که زخم‌هایی که با بخیه هوشمند بسته شده بودند در مقایسه با زخم‌هایی که با بخیه ابریشمی پزشکی بسته شده بودند، به طور مشابهی بهبود طبیعی نشان دادند. در حالی که بخیه هوشمند دارای مزیت وجود حسگر بی‌سیم بود.

آن‌ها همچنین بخیه پوشانده شده با پلیمر را مورد آزمایش قرار دادند و دریافتند که قدرت و سمیّت زیستی آن در بدن تفاوتی با بخیه‌های معمولی ندارد. آن‌ها اطمینان حاصل کردند که سطوح نیرویی که برای کار کردن این سیستم لازم است برای بدن انسان مضر نباشد.

پروفسور “هو” می‌گوید: در حال حاضر، عوارض پس از جراحی تا زمانی که بیمار دچار علائمی مثل درد، تب و تپش قلب نشود، تشخیص داده نمی‌شوند. از این بخیه‌های هوشمند می‌توان به عنوان ابزار هشدار اولیه استفاده کرد تا پزشکان پیش از آن که این عوارض به مرحله خطرناکی برسند، دست به کار شوند. چنین کاری به کاهش عوارض پس از جراحی و بهبود سریع‌تر کمک می‌کند.

پیشرفت‌های بیشتر

محققان به دنبال ساخت “قرائت‌کننده” بی‌سیم و قابل حمل در آینده هستند تا جایگزین سیستم‌های کنونی شود و نظارت بر زخم را حتی خارج از محیط‌های درمانی فراهم کند. چنین کاری امکان مرخص شدن زودتر بیماران از بیمارستان پس از انجام عمل جراحی را فراهم می‌کند.

محققان این مقاله اکنون در حال کار با جراحان و تولیدکنندگان تجهیزات پزشکی هستند تا این بخیه را برای تشخیص خونریزی و نشت پس از جراحی دستگاه گوارش تطبیق دهند. آن‌ها همچنین به دنبال افزایش میزان عمقی هستند که این بخیه قادر به ارسال داده است تا بتوان بافت‌ها و اندام‌های عمیق‌تر بدن را مورد نظارت قرار داد.