[发明专利]基于光纤传感器的智能手术缝合线及其结构构建方法

说明书

本发明公开了一种基于光纤传感器的智能手术缝合线及其结构构建方法。该缝合线包括轴向延伸的光纤传感器和包覆光纤传感器的缝合线层，其中，光纤传感器为传感型传感器；缝合线层中的缝合线包括聚丙烯、聚酯、以及蚕丝中至少一种材料。该方法包括：对于试体上的缝合线，利用力传感器记录张力并用温度仪测量温度，分别与通过缝合线中的光纤传感器测量的张力和温度比较，以衡量光纤传感器温度和张力测量的精确度；通过实验对比不同材料和结构的光纤传感器的层间界面强度以及粘接性能；确定缝合线的材料以及结构。这种缝合线能用于术中控制和术后监测，在缝合过程中能为医生提供量化的张力。该方法对光纤传感器的封装进行研究，优化包裹层的参数。

技术领域

本发明涉及外科手术缝合线和光纤传感技术，更为具体来说，本发明涉及一种基于光纤传感器的智能手术缝合线及其结构构建方法。

背景技术

缝合线在外科手术中可以为切口愈合提供永久性或暂时性张力。手术缝合过程中，缝合线的松紧度对术后愈合有很重要的影响。如果过松，将影响切口愈合；如果过紧，则会引起患者不适。目前，手术缝合主要依靠医生的经验，不同医生之间会有很大的差异，从而影响术后愈合。缝合线的张力还和切口愈合的分期有关，随着切口的愈合，缝合线的张力在逐渐减小。所以，如果能够知道缝合线的张力，就可以判断切口的愈合度。同样，通过切口的温度也可以判断切口是否感染。

但是迄今为止，仍然没有一个有效的测量缝合线张力和温度的方法。目前世界上唯一的一种智能手术缝合线是由美国伊利诺伊大学香槟分校的材料科学与工程教授约翰·罗杰斯(John Rogers)发明的。给外科手术缝合线包裹上了能监测创口的传感器，如图1所示。这种电子缝合线内含高分子聚合物或丝线，并和超薄硅传感器整合在一起测量温度。这种缝合线的缺点是在传统缝合线的外部外包新材料，因此对于如何实现正常缝合线功能具有很大的挑战性。同时，传感器只能测量温度而无法测量缝合线的张力。

光纤传感器与传统的电学传感器相比有着许多优点，比如结构简单、体积小、灵敏度高、电绝缘、耐酸碱腐蚀、抗电磁干扰能力强、可实现分布式实时在线检测以及对被测物质干扰小等。光纤传感器按其传感原理可分为两大类：一类是传光型传感器，另一类是传感型传感器。目前在医学上应用的主要是传光型光纤传感器。医疗上的图象传输是传输型光纤传感器应用中很有特色的一部分，例如自从光导纤维引入到内窥镜以后，扩大了内窥镜的应用范围，不仅用于诊断，也正进入治疗领域中。

发明内容

本发明创新地提供了一种基于光纤传感器的智能手术缝合线及其结构构建方法，基于光纤传感器的智能手术缝合线根据缝合线的张力可以判断切口的愈合度，根据温度正常与否可以判断切口是否感染。

为实现上述的技术目的，一方面，本发明公开了一种基于光纤传感器的智能手术缝合线。所述基于光纤传感器的智能手术缝合线包括轴向延伸的光纤传感器和包覆所述光纤传感器的缝合线层，其中，所述光纤传感器为传感型传感器；所述缝合线层中的缝合线包括聚丙烯、聚酯、以及蚕丝中至少一种材料。

进一步地，对于所述基于光纤传感器的智能手术缝合线，所述缝合线层包括由缝合线单股编制和由缝合线多股编制中至少一种结构。

进一步地，对于所述基于光纤传感器的智能手术缝合线，所述光纤传感器包括光纤和基层，所述光纤植入所述基层中。

进一步地，对于所述基于光纤传感器的智能手术缝合线，所述基层包括硅胶复合材料片。

为实现上述的技术目的，另一方面，本发明公开了一种上述基于光纤传感器的智能手术缝合线的结构构建方法。所述基于光纤传感器的智能手术缝合线的结构构建方法包括：对于试体上的缝合线，利用力传感器记录张力并用温度仪测量温度，分别与通过缝合线中的光纤传感器测量的张力和温度比较，以衡量光纤传感器温度和张力测量的精确度；通过实验对比不同材料和结构的光纤传感器的层间界面强度以及粘接性能；确定缝合线的材料以及结构。