浅析压力传感技术在现代医学研究中的应用现状

郭梦娜　张鹏

【摘要】随着压力传感技术的发展，及航空航天、军工、医学、智能建筑等工业领域对于人体的静态、动态、生理学及生物力学参数的收集及细化需求，结合人体或假人进行压力数据测试的研究正逐渐受到重视。本文归纳了目前的压力传感技术在西医学及中医学领域的应用研究，对其发展趋势进行分析。

【关键词】压力传感技术；人体；医学

【中图分类号】TP391.9 【文献标识码】A 【文章编号】ISSN.2095-6681.2017.22..02

1 压力传感器技术的现状及发展趋势

根据压力传感器技术的工作原理，可将其分为若干类型，如压阻式力传感器、扩散硅压力传感器、压电式压力传感器等。近年来，压力传感器的应用广泛，技术更新快，其发展趋于小型化、集成化、智能化、广泛化，并逐步形成了行业标准，用于规范传感器的设计与制造。[1]随着光学压力测量技术不断发展[2]，光纤压力传感技术逐渐成为医学研究中的新技术手段。

2 压力传感器技术在现代医学中的应用现状

围绕医学研究中对人体生理学及生物力学的参数收集需求，在西医学及中医学方向，均有结合压力传感技术展开的研究。

2.1 西医方向

目前，借助压力传感器研究人体与外界事物接触所产生的力数据，主要目标在于建立起数据库，用以将各种模拟情境下的人体外部力数据系统化。近年来，结合现代西医方向进行的研究以足部或腿关节部位的压力测试为典型，用以收集与腿部及足部的疼痛、伤害、或康复相关的力学数据。与此同时，设计开发具有特定功能的按摩器材也需要收集相应的治疗按压数据库支持。此外，随着光学压力技术的发展，体内压力测量仪的开发也成为研究热点。

（1）用以建立和完善特定数据库

以各类足部压力分析为代表，大多以结合所设计的鞋垫开展研究，将压力传感器重新调整或设计后置于鞋垫中，进行模拟情景下的数据收集分析：比如模拟老年人跌倒环境，用于收集跌倒行为测试数据；或是了解自身足部健康状况、保持良好运动姿态[3，4]。此外，也有结合特定病情用以完善相应数据库的研究，如：赵自雷[5]采用Tekscan公司的FlexiForce压力传感器测取压力信号，测取人的足底压力和临床使用的弹力绷带作用于人皮肤表面的压力，测量了20例正常人的足底压力分布以及5例拇外翻患者术前、术后的足底压力分布，用以分析足部疾病和术后康复评价；及王晓玲等人[6]使用建立在压力传感器基础上的Pro-Kin 254P型本体感觉测试系统，分析膝骨关节炎患者膝关节本体感觉与膝关节功能的关系。

（2）用以设计具有特定疗效的仪器

以电学原理设计的压力传感器常用来提供开发体外按压或按摩器材所需的力学数据。如张广[7]在其研究中，对胸外按压反馈监测技术进行深度分析，设计开发了一套胸外按压反馈监测系统。并基于laerdal PC SkillReporting System实验平台进行了胸外按压效率评估实验，对胸外按压压力、深度、频率、按压中断时间、按压释放是否完全和按压垂直性等操作要素进行了统计和评估。最终，实现胸外按压反馈监测系统的研究和设计工作，为保证胸外按压的有效实施提供一种智能化的解决方案。

以光学原理设计的新型压力传感器，则用以提供体内测压的相关数据。如祁乐融[8]提出的二氧化硅材质的光纤端面微型法-珀传感器，种传感器生产成本低、机械强度大，在人体典型幅值范围内的压强、温度灵敏度良好，可被应用于人体健康参数的检测。

2.2 中医方向

（1）中医推拿按摩压力数据库的收集

同其他治疗方式相比，中医推拿按摩治疗虽然很难从根本上快速治愈疾病，但对于各种慢性疾病，却能够起到重要的辅助治疗作用。然而，目前对于传统中医推拿按摩的分析不够充分且缺乏系统的数据库，[9]因此其操作过程很大程度上需要依赖个人经验和手法，而很难进行标准化操作。

建立中医推拿按摩的数据库，为标准化操作提供参考，成为近年来的研究热点。李珊红[10]结合新型压力温度敏感导电橡胶的多功能阵列触觉传感器研究，以指按法推拿与被推拿者表面肌电信号的关联性为例对推拿产生的生物学效应进行了初步探讨。设计了一种可在推拿过程中实时检测指按法作用力与受试者相关部位表面肌电信号的多信息采集系统， 结果表明推拿力对人体肌肉电生理活动有明显的即时影响。何杰光[11]引入Novel动态压力分布测量系统（德国慕尼黑NOVELgmbh生产）来研究推拿滚法，以阐明滚法推拿作用的图像和面积特征，并比较不同年资的推拿操作者滚法图像和面积特征的异同，为临床应用和初学者学习滚法提供量化、规范化和客观化的依据。

（2）用于中医学临床诊断/治疗的数据化建立

除推拿按摩技术外，中医临床诊断/治疗技术的数据库也正被尝试进行量化，尤其是诊脉技术：JET Kabigting等人[12]评估了用于传统中医脉冲采样应用的3个MEMS气压计的3传感器阵列的原型系统的适用性，应用于传统医学中脉搏触诊的客观化和量化。X Mi及F Nakazawa [13]也做了相似研究，介绍了一种新型多点薄膜聚合物压力/力传感器，能够检测压力/力脉冲波，使得实时测量压力/力脉搏波和医师的脉搏诊断得以实现。

通过以上分析，我们可以发现：结合压力传感器技术，可以实现西医学及中医学各学科相应数据库的建立，用以作为临床诊断及治疗的参考。尤其对于中医学而言，将传统的诊脉、推拿按摩治疗技术进行数据量化，势必对中医学理论体系产生极具意义的影响，为其建立更加系统、客观的科学依据。

参考文献

[1] 徐 玥，徐 闽.压力传感器当前发展趋势研究[J].江苏科技信息，2014，（01）.

[2] 徐 顺.光纤压力传感器测量精度的研究[D].上海：东华大学，2017.

[3] 石 欣，熊庆宇，雷璐宁.基于压力传感器的跌倒检测系统研究[J].仪器仪表学报，2010，（03）.

[4] 金 曼.足底压力分布测量鞋垫的研制[D].上海：东华大学，2010.

[5] 赵自雷.通用医用人体压力分布测量系统的研制[D].天津：天津大學，2013.

[6] 王晓玲，王芗斌，等.老年膝骨关节炎患者膝关节本体感觉与疼痛和功能的相关性[J].中国老年学杂志，2017，（06）.

[7] 张 广.胸外按压反馈监测系统的设计与研究[D].北京：中国人民解放军军事医学科学院，2010.

[8] 祁乐融.基于光纤布拉格光栅和法—珀传感器的人体健康参数测量方法研究[D].太原：中北大学，2017.

[9] 郭梦娜，张 鹏.浅析穴位按摩服装器材在中医疼痛辅助治疗中的应用现状[J].读天下，2016，11.

[10] 李珊红.中医推拿综合测定系统的若干关键技术研究[D].合肥：中国科学技术大学，2013.

[11] 何杰光.滚法推拿作用的接触面积与图像研究[D].广州：南方医科大学，2010.

本文编辑：吴宏艳endprint