Новая система сенсоров для быстрого обнаружения несостоятельности скрепочного шва
Исследователи из ETH Zurich (Швейцария), разработали систему датчиков желудочных утечек, которая облегчает раннее и надежное обнаружение послеоперационных осложнений после бариатрической операции, таких как несостоятельность скрепочного шва.
Система оснащена чувствительной к желудочной жидкости двухмодальной системой датчиков утечки, не содержащей электроники, которая интегрируется в хирургические адгезивные шовные материалы.
Датчики утечки содержат карбонаты с высоким атомным номером, встроенные в полиакриламидную матрицу, которые при контакте с желудочной жидкостью превращаются в газообразный диоксид углерода (CO2).
Эти пузырьки CO2 остаются в гидрогелевой матрице, что приводит к отчетливому повышению эхогенного контраста, обнаруживаемого недорогим портативным ультразвуковым датчиком, в то время как растворение сенсорной системы, реагирующей на карбонатную желудочную жидкость, обеспечивает раннее и надежное обнаружение видов послеоперационных утечек, а возникающая в результате диффузия катиона приводит к заметному снижению контраста при компьютерной томографии (КТ).
По словам ученых, использование компьютерной томографии и ультразвука позволяет проводить частый скрининг пациентов, что является ключевой особенностью, необходимой для быстрого обнаружения несостоятельности швов и оптимальной возможности для своевременного лечения.
Кроме того, оба метода визуализации полностью внедрены в повседневную клиническую практику, что значительно облегчает клинический перевод представленных датчиков желудочной утечки и открывает новые маршруты для наблюдения за послеоперационными пациентами с использованием существующей инфраструктуры больниц.
Несмотря на редкость, подтекания анастомоза являются серьезным и потенциально смертельным осложнением операции и в настоящее время обнаруживаются только после появления у пациента клинических симптомов. Теперь швейцарские исследователи разработали новый чувствительный к кислотам гидрогель для адгезии, позволяющий обнаруживать опасные утечки до того, как они приведут к повреждению.
Ученые разработали датчик, который реагировал бы на утечку желудочной жидкости. Они идентифицировали две карбонатные соли, карбонаты бария и лантана, которые разлагаются в присутствии кислых желудочных соков с выделением углекислого газа. Эти газы задерживаются внутри слоистого гидрогеля, который может быть использован для герметизации места операции. Растворенный углекислый газ изменяет скорость звука внутри герметика, что, в свою очередь, делает утечку видимой в виде более яркого пятна во время ультразвукового исследования. Одновременно положительные ионы, диффундирующие из датчика, приводят к снижению контрастности и появлению более темного пятна на компьютерной томографии.
После определения лучших сенсорных материалов исследователи подвергли их различным сценариям утечки и отсутствия утечки в контексте различных физиологических состояний, чтобы проверить их чувствительность, специфичность и безопасность.
Как только эти основы были установлены, исследователи протестировали герметик для датчиков в нескольких режимах. В одном из тестов команда поместила хирургический герметик и датчик на самый внешний слой свиного желудка в качестве хирургического пластыря. При контакте с желудочной жидкостью датчики реагировали, и утечка регистрировалась с помощью ультразвука и компьютерной томографии.
Чтобы упростить обнаружение, исследователи также протестировали различные конфигурации датчиков — круговые или линейные. Например, при размещении в виде двух концентрических кругов соли будут выглядеть сплошным кругом в отсутствие утечки. Но в присутствии желудочной кислоты внешний круг распадается на углекислый газ, оставляя заметное кольцо во время визуализации.
Команда испытала хирургический герметик на животной модели. Герметик наносили как на раневые, так и на нормальные участки ткани желудка. В различные моменты времени после операции исследователи делали снимки компьютерной томографии. При установке на негерметичное соединение форма датчика изменилась через три часа после операции, и более отчетливая разница была отмечена через шесть часов при ультразвуковом исследовании и компьютерной томографии. С другой стороны, герметизирующая накладка, наложенная на нормальную ткань, осталась неизменной.
