柴川页 ，颜国正 *，韩 玎 ，赵 凯 ，华芳芳

（1. 上海交通大学电子信息与电气工程学院，上海200240；2. 上海交通大学 医疗机器人研究院，上海 200240）

1 引 言

大便失禁指肛管和括约肌对粪便失去蓄控力，严重影响患者的生活。人工肛门括约肌（Ar⁃tificial Anal Sphincter，AAS）是可治疗大便失禁的新兴手段之一，通过原位植入腹腔代替功能缺失的括约肌实现控便与排便动作。夹持机构是AAS 的关键组成部分，通常环绕直肠肛管并与肠道外壁紧密接触，其运动学和力学特点直接影响到患者体验。

Yan 团队在AAS 动物实验中发现夹持机构被大量组织增生包裹，而且植入2 个月后机构出现严重的机械故障［1］，这些现象说明夹持机构的生物相容性不足。AAS 的材料选择直接影响生物相容性，长期植入式医疗设备广泛使用的材料有医用硅橡胶、钛合金、尼龙等。Artificial Bowel Sphincter（ABS）、Soft Anal Band（SAB）和 Ger⁃many Artificial Sphincter（GAS）等就是硅橡胶环形袖套式AAS［2-6］。硅橡胶轻软、生物相容性好，但因强度不足仅用于形状简单的结构。Magnet⁃ic Anal Sphincter（MAS）是医用钛合金磁珠式AAS［7］，其强度高于硅橡胶，但磁珠间被动收紧力较小导致最大控便量不足。上述AAS 采用环形肛门括约肌挤压肠道的仿生学控便机理，受夹持肠壁将形成大量褶皱，致使肠道局部高压产生血供安全隐患，80%的患者须再次手术治疗［8］。Marziale 等人通过数值模拟和实验评估了周向与钳夹式人工尿道括约肌的力学特点［9］，Zan 等人也通过数值模拟的方法分析了一种夹钳式AAS的生物力学相容性［10］，但仅停留在理论研究阶段而未经过工程验证。Zhou 等研发了摆臂式仿耻骨 AAS［11］，Wang 等研发了恒力弹压式 AAS［12］，但由于肠道的粘弹性及机构并非完全封闭，夹持肠道时常出现移位、膨出的现象，影响控便性能。……