淺析壓力傳感技術在現代醫學研究中的應用現狀

郭夢娜，張 鵬

（1．江漢大學設計學院，湖北 武漢 430056；2．新疆醫科大學第一附屬醫院昌吉分院，新疆 烏魯木齊 830063）

淺析壓力傳感技術在現代醫學研究中的應用現狀

郭夢娜1，張 鵬2

（1．江漢大學設計學院，湖北 武漢 430056；2．新疆醫科大學第一附屬醫院昌吉分院，新疆 烏魯木齊 830063）

隨著壓力傳感技術的發展，及航空航天、軍工、醫學、智能建筑等工業領域對于人體的靜態、動態、生理學及生物力學參數的收集及細化需求，結合人體或假人進行壓力數據測試的研究正逐漸受到重視。本文歸納了目前的壓力傳感技術在西醫學及中醫學領域的應用研究，對其發展趨勢進行分析。

壓力傳感技術；人體；醫學

1 壓力傳感器技術的現狀及發展趨勢

根據壓力傳感器技術的工作原理，可將其分為若干類型，如壓阻式力傳感器、擴散硅壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等。近年來，壓力傳感器的應用廣泛，技術更新快，其發展趨于小型化、集成化、智能化、廣泛化，并逐步形成了行業標準，用于規范傳感器的設計與制造。[1]隨著光學壓力測量技術不斷發展[2]，光纖壓力傳感技術逐漸成為醫學研究中的新技術手段。

2 壓力傳感器技術在現代醫學中的應用現狀

圍繞醫學研究中對人體生理學及生物力學的參數收集需求，在西醫學及中醫學方向，均有結合壓力傳感技術展開的研究。

2.1 西醫方向

目前，借助壓力傳感器研究人體與外界事物接觸所產生的力數據，主要目標在于建立起數據庫，用以將各種模擬情境下的人體外部力數據系統化。近年來，結合現代西醫方向進行的研究以足部或腿關節部位的壓力測試為典型，用以收集與腿部及足部的疼痛、傷害、或康復相關的力學數據。與此同時，設計開發具有特定功能的按摩器材也需要收集相應的治療按壓數據庫支持。此外，隨著光學壓力技術的發展，體內壓力測量儀的開發也成為研究熱點。

（1）用以建立和完善特定數據庫

以各類足部壓力分析為代表，大多以結合所設計的鞋墊開展研究，將壓力傳感器重新調整或設計后置于鞋墊中，進行模擬情景下的數據收集分析：比如模擬老年人跌倒環境，用于收集跌倒行為測試數據；或是了解自身足部健康狀況、保持良好運動姿態[3，4]。此外，也有結合特定病情用以完善相應數據庫的研究，如：趙自雷[5]采用Tekscan公司的FlexiForce壓力傳感器測取壓力信號，測取人的足底壓力和臨床使用的彈力繃帶作用于人皮膚表面的壓力，測量了20例正常人的足底壓力分布以及5例拇外翻患者術前、術后的足底壓力分布，用以分析足部疾病和術后康復評價；及王曉玲等人[6]使用建立在壓力傳感器基礎上的Pro-Kin 254P型本體感覺測試系統，分析膝骨關節炎患者膝關節本體感覺與膝關節功能的關系。

（2）用以設計具有特定療效的儀器

以電學原理設計的壓力傳感器常用來提供開發體外按壓或按摩器材所需的力學數據。如張廣[7]在其研究中，對胸外按壓反饋監測技術進行深度分析，設計開發了一套胸外按壓反饋監測系統。并基于laerdal PC SkillReporting System實驗平臺進行了胸外按壓效率評估實驗，對胸外按壓壓力、深度、頻率、按壓中斷時間、按壓釋放是否完全和按壓垂直性等操作要素進行了統計和評估。最終，實現胸外按壓反饋監測系統的研究和設計工作，為保證胸外按壓的有效實施提供一種智能化的解決方案。

以光學原理設計的新型壓力傳感器，則用以提供體內測壓的相關數據。如祁樂融[8]提出的二氧化硅材質的光纖端面微型法-珀傳感器，種傳感器生產成本低、機械強度大，在人體典型幅值范圍內的壓強、溫度靈敏度良好，可被應用于人體健康參數的檢測。

2.2 中醫方向

（1）中醫推拿按摩壓力數據庫的收集

同其他治療方式相比，中醫推拿按摩治療雖然很難從根本上快速治愈疾病，但對于各種慢性疾病，卻能夠起到重要的輔助治療作用。然而，目前對于傳統中醫推拿按摩的分析不夠充分且缺乏系統的數據庫，[9]因此其操作過程很大程度上需要依賴個人經驗和手法，而很難進行標準化操作。

建立中醫推拿按摩的數據庫，為標準化操作提供參考，成為近年來的研究熱點。李珊紅[10]結合新型壓力溫度敏感導電橡膠的多功能陣列觸覺傳感器研究，以指按法推拿與被推拿者表面肌電信號的關聯性為例對推拿產生的生物學效應進行了初步探討。設計了一種可在推拿過程中實時檢測指按法作用力與受試者相關部位表面肌電信號的多信息采集系統， 結果表明推拿力對人體肌肉電生理活動有明顯的即時影響。何杰光[11]引入Novel動態壓力分布測量系統（德國慕尼黑NOVELgmbh生產）來研究推拿滾法，以闡明滾法推拿作用的圖像和面積特征，并比較不同年資的推拿操作者滾法圖像和面積特征的異同，為臨床應用和初學者學習滾法提供量化、規范化和客觀化的依據。

（2）用于中醫學臨床診斷/治療的數據化建立

除推拿按摩技術外，中醫臨床診斷/治療技術的數據庫也正被嘗試進行量化，尤其是診脈技術：JET Kabigting等人[12]評估了用于傳統中醫脈沖采樣應用的3個MEMS氣壓計的3傳感器陣列的原型系統的適用性，應用于傳統醫學中脈搏觸診的客觀化和量化。X Mi及F Nakazawa[13]也做了相似研究，介紹了一種新型多點薄膜聚合物壓力/力傳感器，能夠檢測壓力/力脈沖波，使得實時測量壓力/力脈搏波和醫師的脈搏診斷得以實現。

通過以上分析，我們可以發現：結合壓力傳感器技術，可以實現西醫學及中醫學各學科相應數據庫的建立，用以作為臨床診斷及治療的參考。尤其對于中醫學而言，將傳統的診脈、推拿按摩治療技術進行數據量化，勢必對中醫學理論體系產生極具意義的影響，為其建立更加系統、客觀的科學依據。

[1] 徐 玥,徐 閩.壓力傳感器當前發展趨勢研究[J].江蘇科技信息,2014,(01).

[2] 徐 順.光纖壓力傳感器測量精度的研究[D].上海:東華大學,2017.

[3] 石 欣,熊慶宇,雷璐寧.基于壓力傳感器的跌倒檢測系統研究[J].儀器儀表學報,2010,(03).

[4] 金 曼.足底壓力分布測量鞋墊的研制[D].上海:東華大學,2010.[5] 趙自雷.通用醫用人體壓力分布測量系統的研制[D].天津:天津大學,2013.

[6] 王曉玲,王薌斌,等.老年膝骨關節炎患者膝關節本體感覺與疼痛和功能的相關性[J].中國老年學雜志,2017,(06).

[7] 張 廣.胸外按壓反饋監測系統的設計與研究[D].北京:中國人民解放軍軍事醫學科學院,2010.

[8] 祁樂融.基于光纖布拉格光柵和法—珀傳感器的人體健康參數測量方法研究[D].太原:中北大學,2017.

[9] 郭夢娜,張 鵬.淺析穴位按摩服裝器材在中醫疼痛輔助治療中的應用現狀[J].讀天下,2016,11.

[10] 李珊紅.中醫推拿綜合測定系統的若干關鍵技術研究[D].合肥:中國科學技術大學,2013.

[11] 何杰光.滾法推拿作用的接觸面積與圖像研究[D].廣州:南方醫科大學,2010.

本文編輯：吳宏艷

TP391.9

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ISSN.2095-6681.2017.22.14.02