外科医生为病人缝合腹部后,可能会发生代价高的并发症,一些并发症甚至会威胁到生命。为了解决这些术后问题,约翰霍普金斯大学的大学生们发明了一种一次性缝合工具,用来指引缝针定位,防止内脏意外地发生穿刺。
这些学生发明者把他们的设备称为“快速缝合器”,在钳子和穿孔机之间起到了连接作用。尽管这一设备仍处于原型阶段,但是“快速缝合器”团队已经获得了认可并在今年筹到80000多美元的拨款和奖金,从而能够开展他们的项目。他们获得的奖项包括加州大学欧文分校第一名,马里兰大学商业规划竞赛第一名以及没过机械工程师协会国际创新作品展第一名等。
在美国,每年仅仅是为治疗癌症、肝病及其他常见病的开腹手术就多达500万例。这些学生说这些手术的方式需要通过“快速缝合”设备得到改进。在这些手术过程中,如果切口未能恰当地缝合,病人就可能产生诸如感染、形成疝和去脏术等并发症。而这些并发症都需要额外的治疗,在有些病例中甚至需要做更多地手术。这些学生们说,这些并发症中仅仅一种--形成疝就会导致每年在后续治疗和医疗不当上额外增加25亿美元的医疗费。形成疝是指在肌肉层分裂开后肠道组织穿过腹壁突出来。
解决这一问题成为了约翰霍普金斯大学的这8名学生上个学年的一份生物医学工程的课程作业。他们的作业要求就是设计并测试一项能够改进外科医生缝合腹部最强健的的部位--被称作筋膜的肌肉层的方式。筋膜就位于病人的皮肤下面。来自加利福尼亚州唐尼市的路易斯•赫雷拉是生物医学工程专业的一名大二学生和团队成员。他说,“必须要缝合筋膜层的一声说这就像在鞋子的皮革上穿针引线,如果缝针不小心刺进肠内,可能会导致患者感染败血症,这种情况非常危险。”
为了防止这种情况的发生,学生们将“快速缝合针”设计在缝合工具口内部。来自新泽西州斯平原市的苏海尔•扎西德是该学生团队的队长,他说,“你把筋膜层放到设备的上下臂之间,然后在使上下臂靠近的同时,弹簧承载的夹钳的力量就足以使缝针穿透筋膜层。此时,缝针从工具的一只臂移动到另一只臂上。”
该设备还有视觉指导功能,有助于确保缝针平衡地放置,放置在离切口恰当的位置上并和另一根缝针分开。学生们说这样也会减少术后并发症。该设备大小似手掌,形状似钳子,这样设计就会让外科医生感觉熟悉且无需过多的训练就可以熟练操作。设备原型的材料大多为丙烯腈塑料,使得器械的成本低廉,用完一次就可以扔掉。
扎西德5月获得了本科学位并已申请攻读约翰霍普金斯大学的生物医学工程专业医学/博士学位。他说,“我们正在开发未来的缝合工具,我们相信,如果‘快速缝合’工具用于缝合腹部切口,它将会在三个重要方面发挥作用:它将有助于外科医生使缝合过程更加简便、安全,有助于医院减少费用,最重要的是,它将有助于病人减少术后并发症。”
阮贤医生是约翰霍普金斯大学医学院的一名副教授,也是这些学生的临床顾问。他说,“几乎胸部和腹部的每一项重大手术都需要一个大的肌肉层切口,如果这些肌肉层没有重新均匀地缝合在一起,就会发生并发症。该设备使得医生均匀、安全、快速地缝合肌肉层,这样一来就会得到更好的结果并减少并发症。”
阮贤就一种更好的缝合工具的需要和这一本科设计团队在生物医学工程系提供的一个项目中展开了讨论。约翰霍普金斯大学医学院和怀特工程学院也参与了这一项目。该项目是在生物工程创新与设计中心进行的。
参加“快速缝合”项目的学生除了扎西德和赫雷拉外,还有杜安迪、彭丹尼尔、史蒂芬•凡•库坦、莱斯利•麦因特、安维施•安纳达那姆以及黄哈利。通过约翰霍普金斯大学技术转让办公室,该团队成员已经为他们的发明获得了初步的专利保护。这8名学生、阮贤和约翰霍普金斯大学研究生亚当•克拉克是这项发明专利的共同享有人。
这些学生们已经在巴尔的摩成立了阿寇恩医药技术公司,来进一步展开“快速缝合”的研发。该公司获得的资金支持包括拨款和今年早些时候在各种学生发明与商业规划竞赛中赢得的大部分奖金。目前,他们正在利用该设备开展动物实验,今年晚些时候有望利用人类尸体做进一步的测试。
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