用于肌腱和韧带原位应变监测的植入式无线缝合传感器

今天看一篇有趣的文章（来自清华，SCI，侵入式的传感器)：

肌腱和韧带断裂很常见，严重的运动损伤需要手术修复。在临床实践中，监测组织应变对于警告严重的术后并发症（如移植物再损伤和松动）至关重要。在这里，我们提出了一种传感器系统，该系统将应变传感器和通信线圈集成到外科丝线缝合线上，可通过手术植入实现组织应变的现场监测和无线读出。该柔性传感器对软组织表现出极好的适应性，提供 0 到 10% 的应变监测范围，最小检测阈值为 0.25%，并在超过 300,000 次拉伸循环中保持稳定性。无线传感器可以与涉及外侧副韧带损伤和前交叉韧带重建的手术场景中的复杂结构集成，从而对移植物拉伸、再损伤和松动做出不同的反应。

动物实验表明，该传感器可以获取实时的临床级应变数据，同时表现出高生物相容性。该传感器系统在评估临床前植入物性能和监测植入物相关手术并发症方面显示出巨大的潜力。

这是韧带

这是肌腱，反正知道哪里撕裂就行

医用缝合线作为传感器的基材，有助于组织缝合并确保高生物相容性。功能化缝合线编织成双螺旋结构，产生响应机械拉伸的可变电容。

就很直观，感应的线通过载体植入，接着无线肯定是要做耦合，LC

集成电感线圈以通过电感器和电容器（LC）电路实现无线和实时读数。基于缝合线的传感器在0至10％应变内表现出准确的监测能力和稳定性。在猪膝关节和兔跟腱上进行的实验表明，该传感器在复杂的解剖结构中具有出色的监测性能。该传感器系统提供的体内应变数据还可以帮助外科医生监测与植入物相关的并发症；开发创新的、运动学更精确的重建技术；并制定个性化的康复计划。

由原始缝合线、导电缝合线（用 PEDOT:PSS 功能化）、复合缝合线（用医用级硅弹性体封装）和编织双螺旋电容传感器制造应变传感器的过程。比例尺，10 毫米。

应变传感器系统的照片显示传感器长度为 2.0 厘米，节距为 1.5 圈/厘米，线间距约为 1200 微米，两端的自由线长度为 10 厘米。比例尺，10 毫米。

材料嘛，必须电镜照一张

但是强度不高，搞个有机的套子包裹一下

间距的变化，导致了电容的变化，也就是传感器的原理

传感器也有本身的机械滞后

各种应变下的电容响应

传感器的极限感应值

周期拉伸的电阻变化

电容式传感器（C）和定制设计的电感线圈（L）结合在一起，形成无源LCR谐振电路。导线与线圈之间的连接通过打结固定，表面涂有PEDOT：PSS以增强电路连接。

通过电路与外部读出线圈之间的电磁信号耦合来监测传感器拉伸产生的电容变化。当缝线传感器固定在目标组织上时，谐振频率的变化揭示了肌腱或韧带的拉伸。电容式传感器将结构伸长转换为电路谐振频率的变化。

测量示意图，在外面有个网分

不同应变下传感器耦合峰频率的线性转换。

手工缝合后的传感器系统和韧带移植物复合体

与传感器系统集成的外侧副韧带照片。比例尺，10 毫米。

对应的传感器响应

无线通信采用12匝单层钛线圈，电感范围为5至6 μH。因此，应变系统的预期谐振频率范围在20至40 MHz之间。

在该系统中，系统品质因数约为0.5，可为较小应变提供足够的分辨率。

给新西兰兔子的植入工作

各种状态的频率曲线

羊髌腱传感器植入手术图像

1. 实验羊的照片，其上连接了可穿戴设备和线圈以进行应变监测。比例尺，10 cm。
2. 羊运动时日常应变监测照片。比例尺，5 cm。

怎么说呢感觉还是传统传感器，这方面的工作就是先想在哪里植入，然后再设计。

https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.adt3811