科创中国

行业领域

高端装备制造产业,智能制造装备产业

需求背景

大肠癌的发病率逐年攀升，严重威胁着人们的生活质量和社会发展。直肠癌，尤其是低位直肠癌的患者往往会面临更大的困难：能否保留肛门？既往的传统经腹会阴联合切除手术（Miles术）能够做到5cm的保肛水平（肿瘤下极距离肛缘的距离），随着手术技术的进步，目前腹腔镜和达芬奇机器人的微创手术，已经能把保肛的距离缩小到2-3cm（肿瘤下极距离肛缘的距离），经肛直肠全系膜切除术（ta-TME）技术甚至可以把这一水平缩小到***的极限距离。但即便随着手术设备和手术技术的进步，也并非所有的低位直肠癌患者都能保留肛门。因此，每年都会有大量的低位直肠癌患者不得不挖除肛门，行乙状结肠腹壁造瘘。

对于无法保肛的低位直肠癌患者而言，乙状结肠腹壁造瘘是他们目前不得不接受的选择。虽说能保住性命，但同时给患者本人还有家庭带来了很大的心里灾难。面对不时需要更换的造瘘袋还有隐隐的异味，他们往往选择把自己封闭起来，远离社会和亲人，生活质量十分低下。对于低位直肠癌，目前临床常用的麦氏（Miles）手术创立于100多年前，这种经腹会阴联合切除加乙状结肠腹壁造瘘的技术的确挽救了无数的患者。可同时，随着时代的发展，理念的更新和技术的进步，我们需要反思：是否还有更好的解决办法去减轻患者的心里和生理痛苦？

需解决的主要技术难题

1、智能人工肛门的三维形态解剖学设计和压力传感器以及阀门设计

拟解决的关键问题：需要将柔性压力传感器以及相应的微型电路设备内嵌到人工智能肛门的管壁之中，并且不能出现破裂，渗漏等情况。另外，肛门末端的阀门设计还包括了电池的安放，控制传感器的放置以及特殊紧急情况下的手动开合等。

2、智能人工肛门的临床试验

拟解决的关键技术问题：肠道内压力阈值的测定和设置是本项目的关键之处。

期望实现的主要技术目标

在本项目中，我们汇集了天津医科大学肿瘤医院和天津大学的专业团队，拟研发出一种可以用于不能保留肛门的低位直肠癌患者，并植入体内的人工智能肛门。这种植入式的人工肛门，一方面可以避免腹壁肠管造瘘，减轻患者的心里阴影，另一方面可以通过智能感知系统，提示患者何时排便。既解决了患者心里和生理上的巨大压力，又给他们带来了应有的尊严。

该技术从一定程度上颠覆了既往对于低位直肠癌不得不挖除肛门行腹壁造瘘的惯性思维模式，是对于手术方式和术后护理模式的一个大胆的尝试性革新。对于患者而言，将会极大的改善他们的生活质量，使他们在术后能够更顺畅的融入家庭和社会。同时本项目也具有巨大的社会和经济效益，值得我们去进一步的尝试和探索。

需求解析

解析单位：浙江省温州市 解析时间：2022-11-09

张暄婧

温州大学

温州大学计算机与人工智能学院张暄婧教授

综合评价

实验研制的人工肛门括约肌采用独有的整体化外型设计，在较低压力下实现了肛门自制，便于手术植入和减少植入后并发症;首次使用微电子技术实现了排便感觉功能，使人工肛门能分辨肠腔内容物是气体、液体、固体，并将结果反馈给人，实现人机一体化。该需求描述较为清晰，可行性较高，与业界专家联合开发可解决。此项技术需求代表产业非常有共性，是属于行业难题，有待新技术突破，希望通过校企合作的方式打通思路，解决行业难题。

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处理进度