Khả năng chữa lành tốt

Theo dõi vết thương sau phẫu thuật là một bước quan trọng để ngăn ngừa nhiễm trùng cũng như các biến chứng khác. Tuy nhiên, khi vị trí phẫu thuật nằm sâu trong cơ thể, việc theo dõi thường bị giới hạn ở các quan sát lâm sàng hoặc chụp X quang.

Mặc dù tốn kém, nhưng những phương pháp này thường không thể phát hiện sớm các biến chứng, trước khi chúng đe dọa đến tính mạng người bệnh. Cảm biến điện tử sinh học có thể được cấy vào cơ thể để theo dõi vết thương liên tục. Tuy nhiên, phương pháp này có thể không tích hợp tốt trong trường hợp mô vết thương nhạy cảm.

Chỉ khâu thông minh có thể theo dõi và cảnh báo vết thương sau phẫu thuật 

Để phát hiện các biến chứng vết thương ngay khi tình trạng đó xảy ra, một nhóm các nhà nghiên cứu do Giáo sư Trợ lý John Ho dẫn đầu tại Kỹ thuật Điện và Máy tính NUS, Viện Công nghệ và Sức khỏe Đổi mới NUS (Singapore) đã phát minh ra một loại chỉ khâu thông minh.

Đây là loại chỉ khâu không dây, không pin và có thể truyền thông tin từ các vị trí phẫu thuật sâu. Loại chỉ này được tích hợp một cảm biến điện tử nhỏ có thể theo dõi mức độ hồi phục của vết thương và mô.

Đồng thời, có khả năng chữa lành vết thương tương đương với chỉ khâu y tế. Bước đột phá trong y khoa này được công bố lần đầu tiên trên tạp chí khoa học Nature Biomedical Engineering vào ngày 15/10/2021.

Sáng chế của nhóm NUS có ba thành phần chính: Một sợi chỉ khâu bằng lụa y tế được phủ một lớp polymer dẫn điện. Nhờ đó, cho phép phản hồi với các tín hiệu không dây. Bộ phận tiếp theo có chức năng cảm biến điện tử không dùng pin.

Ngoài ra, còn có một đầu đọc không dây được sử dụng để vận hành chỉ khâu từ bên ngoài cơ thể. Một ưu điểm của chỉ khâu thông minh là thay đổi tối thiểu quy trình phẫu thuật tiêu chuẩn.

Trong quá trình khâu vết thương, phần cách điện của chỉ khâu được luồn qua mô-đun điện tử. Đồng thời, được bảo vệ bằng cách bôi silicone y tế lên các điểm tiếp xúc điện.

Sau đó, toàn bộ đường khâu hoạt động như một thẻ nhận dạng tần số vô tuyến (RFID) và có thể được đọc bởi một đầu đọc bên ngoài. Sau đó, thẻ gửi tín hiệu đến đường khâu thông minh. Từ đó, phát hiện tín hiệu phản xạ. Sự thay đổi tần số của tín hiệu phản xạ có thể cho biết nếu người bệnh gặp biến chứng tại vị trí vết thương sau phẫu thuật.

Các chỉ khâu thông minh có thể được đọc đến độ sâu 50 mm, tùy thuộc vào độ dài của những mũi khâu liên quan. Thậm chí, độ sâu có thể được mở rộng hơn nữa bằng cách tăng độ dẫn của chỉ khâu, hoặc độ nhạy của đầu đọc không dây.

Tương tự như các loại chỉ khâu, kẹp và kim ghim hiện có, chỉ khâu thông minh có thể được loại bỏ sau phẫu thuật bằng thủ thuật nội soi hoặc phẫu thuật xâm lấn tối thiểu khi người bệnh không còn nguy cơ biến chứng.

Phát hiện sớm biến chứng

Trong các thí nghiệm, nhóm nghiên cứu đã chỉ ra rằng, những vết thương được khâu bằng chỉ thông minh và chỉ khâu y tế đều lành lại một cách tự nhiên mà không có sự khác biệt đáng kể. Tuy nhiên, chỉ khâu thông minh có lợi hơn với cảm biến không dây.

Nhóm nghiên cứu cũng đã thử nghiệm loại chỉ khâu bọc polymer. Họ nhận thấy, hiệu quả của chỉ phương pháp này đối với cơ thể tương đương chỉ khâu thông thường. Đồng thời, đảm bảo mức công suất cần thiết để vận hành hệ thống an toàn cho cơ thể con người.

Để phát hiện nhiều loại biến chứng - chẳng hạn như vết thương hở và nhiễm trùng, nhóm nghiên cứu đã phủ bộ cảm biến bằng những loại gel polymer khác nhau. Nếu đường khâu bị hỏng, đầu đọc bên ngoài nhận tín hiệu giảm do độ dài của ăng-ten giảm.

Từ đó, cảnh báo cho bác sĩ chăm sóc để đưa ra phương pháp phù hợp. Theo nhóm nghiên cứu, chỉ khâu thông minh mang lại kết quả chữa bệnh tốt, an toàn trong sử dụng lâm sàng.

Giáo sư Ho cho biết: “Hiện nay, các biến chứng sau phẫu thuật thường không được phát hiện cho đến khi bệnh nhân gặp phải những biểu hiện toàn thân như đau, sốt hoặc nhịp tim cao. Biến chứng khi đó trở nên đe dọa tính mạng. Tuy nhiên, chỉ khâu thông minh có thể giúp tỷ lệ thành công khi phẫu thuật lại cao, phục hồi nhanh hơn và tình trạng của bệnh nhân được cải thiện”.

Trong tương lai, nhóm nghiên cứu sẽ phát triển một thiết bị đọc không dây di động. Nhờ đó, thay thế thiết lập hiện được sử dụng để đọc không dây các chỉ khâu thông minh, cho phép giám sát biến chứng ngay cả bên ngoài cơ sở y tế. Điều này có thể cho phép bệnh nhân xuất viện sớm hơn sau khi phẫu thuật.

Nhóm nghiên cứu cho biết đang làm việc với các bác sĩ phẫu thuật và nhà sản xuất thiết bị y tế để điều chỉnh loại chỉ khâu. Qua đó, nhằm phát hiện vết thương chảy máu và rò rỉ sau phẫu thuật đường tiêu hóa. Các nhà khoa học cũng đang tìm cách tăng độ sâu hoạt động của các vết khâu. Điều đó sẽ cho phép theo dõi các cơ quan và mô sâu hơn.

Tháng 11/2021, Giáo sư Hossam Haick từ Khoa Kỹ thuật Hóa học Wolfson tại Viện Công nghệ Technion (Israel) cũng thành công chế tạo một loại băng gạc thông minh, giúp các vết thương lành lại, tránh nhiễm trùng.

Loại băng này có khả năng báo cáo trực tiếp về tình trạng vết thương vào máy tính của các bác sĩ. Băng thông minh polymer này có cấu trúc giống như một dây kéo phân tử, được làm từ lưu huỳnh và nitơ. Các ống nano carbon tích hợp cung cấp độ dẫn điện và sự tích hợp của mảng cảm biến.

Trong các thí nghiệm, những vết thương được sử dụng băng thông minh sẽ lành nhanh tương tự chỉ khâu. Đồng thời, người sử dụng băng thông minh có khả năng nhiễm trùng thấp hơn.