微创原型设备监测胎儿的氧气水平

文章：赖斯大学

赖斯大学高级工程学生开发了一种装置的原型，以监测母亲的子宫内镜片胎儿手术的胎儿脉搏和氧气水平。

Wombox团队并排使用德克萨斯州儿童的胎儿中心来制造其设备，该装置缩小了脉冲血氧表中发现的组件，通常剪裁到医生办公室的患者的手指。

脉搏血氧仪通过比较来自一个光源的光和到达手指另一侧检测器的光来“观察”血液中的氧水平。该仪器可以通过感知到组织吸收了多少光来计算氧饱和度。

在帮助患有脊柱裂等先天性缺陷的胎儿时，医生们还没有获得这类信息。脊柱裂是指脊髓周围的脊椎骨闭合不完全。

德克萨斯州儿童医院是通过称为胎儿手术的内窥镜手术治疗这种情况的开拓性努力。在手术期间，医生能够通过超声监测胎儿的健康，但这只会给他们一个基本的心跳。知道血液中的氧气水平至关重要，当医生需要迅速行动以帮助遇险中的胎儿，而Wombox设备显示实时提供此类数据的可能性。

建立原型,生物工程学生,克劳迪娅Iriondo,托马斯•Loughlin先生萨米尔说凯瑟琳·华莱士,密切合作与马格达莱纳河Sanz议会,妇产科副教授贝勒医学院和临床医生在得克萨斯儿童馆对于女性来说,指导教师以及他们的大米,工程讲师埃里克·理查森。这是他们的顶点设计项目的产品，是莱斯大学大多数大四工程学生所要求的。
赢得了威利革命奖的最佳威利举办的几周，在米饭的年度工程设计展示中提出了5,000美元的设计，用于设计创新，并且在开始前几天，该团队在一个设备测试套件中花了一个早晨，为女性观看他们的妇女原型的行动。

__图1:__ *莱斯大学工程专业的学生创造了一种微创设备，用于监测母亲子宫内接受内窥镜手术的胎儿的脉搏和氧水平，最近在德克萨斯州儿童医院进行了概念验证测试。从左起:学生Claudia Iriondo, Magdalena Sanz Cortes和学生Thomas Loughlin, Samir Saidi和Kathryn Wallace。（信誉：杰夫菲特洛/赖斯大学）*

“由于我们与之合作的仪器的规模，这个项目挑战了，”Cortes说。“当我们开始谈论整个项目时，我们谈到了脉搏血氧表的大小。将其转化为它们所创造的设备的大小非常具有挑战性。其他具有挑战性的部分是机械师，如何设计安全的东西足以让宝宝兼容我们的手术。这不是一个琐碎的事情，他们做得很好，“她说。

乍一看，这个装置是一根空心棍上的线圈。但仔细观察就会发现，这种金属丝是一种特殊的混合物，在适当的温度下会膨胀到预定的形状。它携带发光二极管和一个光电探测器在微型电路板上，照亮和感觉通过组织下面的血液流动。

环被包裹在一个可伸缩的鞘中，可以穿过胎儿镜手术的小切口。与所有其他内窥镜工具一样，WombOx设备也配有一个微型摄像头。他们的想法是将试管插入母亲的子宫，延长循环。一旦它膨胀，医生就用视频来引导环绕在肢体上的循环，轻轻地收紧它，将传感器放置到位，在整个手术过程中监测胎儿。

“我们的设计，像其他内窥镜工具，旨在一次性使用，”Iriondo解释说。“该设备足够耐用，能够承受脱壳、子宫内扩张、附着在胎儿上以及脱壳时重新脱壳。”

“我们采取了手指夹中发现的相同组件，基本上安装在我们在这里印刷的柔性电路板上，”Loughlin说。“有两个LED，红色和红外线，安装在一侧，另一侧有一个光电探测器将检测光的光线，这与血液的吸光度有关。这与如何相关氧气血液是。“

他说:“我们将光电探测器的信号转换为电压，可以读取、处理并转化为血液氧饱和度的数字。”

在Oshman Engineering Design Kitchen，该团队在一个婴儿娃娃中测试了他们的设备，在德克萨斯州儿童设施的类似单位之后建模。该医院更复杂的版本允许它们通过在监视器的进度后，通过模拟切口的端口插入一个初始的Wombox，并成功地将其围绕娃娃的ARM。

___figure 2：__ *由赖斯大学工程学生建造的Wombox原型小型脉冲血氧仪装置的电子产品，以便在内窥镜手术期间监测胎儿的生命体征。德克萨斯儿童医院开发了这些手术技术。（信誉：杰夫菲特洛/赖斯大学）*

他们项目的重点是正确使用电子设备，将脉搏血氧计的组件缩小到只适合几毫米宽的管中。让它成为可能的是有一个由镍钛诺制成的环，这是一种由镍和钛制成的柔软的线，可以形成特定的形状。它在试管内折叠，当暴露在体温下时就会恢复到预期的形状。

该团队将正弦波的部分设计成循环，以提供外科医生视觉参考。如果正弦消失，则循环太紧。
华莱士表示，该设备现在将在德克萨斯州儿童的工程师前往工程师，以进一步改进和验证。

“很多医生都鼓励我们说，”这是惊人的，我很高兴你们这样做。没有人在拿起它，因为没有巨大的投资回报，但如果它实际上可以监测胎儿的生命体征，并且如果出现问题，这将是惊人的，“如果出现问题，”她说。