淺析壓力傳感技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

郭夢(mèng)娜，張 鵬

（1．江漢大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430056；2．新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院昌吉分院，新疆 烏魯木齊 830063）

淺析壓力傳感技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)研究中的應(yīng)用現(xiàn)狀

郭夢(mèng)娜1，張 鵬2

（1．江漢大學(xué)設(shè)計(jì)學(xué)院，湖北 武漢 430056；2．新疆醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院昌吉分院，新疆 烏魯木齊 830063）

隨著壓力傳感技術(shù)的發(fā)展，及航空航天、軍工、醫(yī)學(xué)、智能建筑等工業(yè)領(lǐng)域?qū)τ谌梭w的靜態(tài)、動(dòng)態(tài)、生理學(xué)及生物力學(xué)參數(shù)的收集及細(xì)化需求，結(jié)合人體或假人進(jìn)行壓力數(shù)據(jù)測(cè)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(shù)在西醫(yī)學(xué)及中醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用研究，對(duì)其發(fā)展趨勢(shì)進(jìn)行分析。

壓力傳感技術(shù)；人體；醫(yī)學(xué)

1 壓力傳感器技術(shù)的現(xiàn)狀及發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)壓力傳感器技術(shù)的工作原理，可將其分為若干類(lèi)型，如壓阻式力傳感器、擴(kuò)散硅壓力傳感器、壓電式壓力傳感器等。近年來(lái)，壓力傳感器的應(yīng)用廣泛，技術(shù)更新快，其發(fā)展趨于小型化、集成化、智能化、廣泛化，并逐步形成了行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，用于規(guī)范傳感器的設(shè)計(jì)與制造。[1]隨著光學(xué)壓力測(cè)量技術(shù)不斷發(fā)展[2]，光纖壓力傳感技術(shù)逐漸成為醫(yī)學(xué)研究中的新技術(shù)手段。

2 壓力傳感器技術(shù)在現(xiàn)代醫(yī)學(xué)中的應(yīng)用現(xiàn)狀

圍繞醫(yī)學(xué)研究中對(duì)人體生理學(xué)及生物力學(xué)的參數(shù)收集需求，在西醫(yī)學(xué)及中醫(yī)學(xué)方向，均有結(jié)合壓力傳感技術(shù)展開(kāi)的研究。

2.1 西醫(yī)方向

目前，借助壓力傳感器研究人體與外界事物接觸所產(chǎn)生的力數(shù)據(jù)，主要目標(biāo)在于建立起數(shù)據(jù)庫(kù)，用以將各種模擬情境下的人體外部力數(shù)據(jù)系統(tǒng)化。近年來(lái)，結(jié)合現(xiàn)代西醫(yī)方向進(jìn)行的研究以足部或腿關(guān)節(jié)部位的壓力測(cè)試為典型，用以收集與腿部及足部的疼痛、傷害、或康復(fù)相關(guān)的力學(xué)數(shù)據(jù)。與此同時(shí)，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)具有特定功能的按摩器材也需要收集相應(yīng)的治療按壓數(shù)據(jù)庫(kù)支持。此外，隨著光學(xué)壓力技術(shù)的發(fā)展，體內(nèi)壓力測(cè)量?jī)x的開(kāi)發(fā)也成為研究熱點(diǎn)。

（1）用以建立和完善特定數(shù)據(jù)庫(kù)

以各類(lèi)足部壓力分析為代表，大多以結(jié)合所設(shè)計(jì)的鞋墊開(kāi)展研究，將壓力傳感器重新調(diào)整或設(shè)計(jì)后置于鞋墊中，進(jìn)行模擬情景下的數(shù)據(jù)收集分析：比如模擬老年人跌倒環(huán)境，用于收集跌倒行為測(cè)試數(shù)據(jù)；或是了解自身足部健康狀況、保持良好運(yùn)動(dòng)姿態(tài)[3，4]。此外，也有結(jié)合特定病情用以完善相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的研究，如：趙自雷[5]采用Tekscan公司的FlexiForce壓力傳感器測(cè)取壓力信號(hào)，測(cè)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(cè)量了20例正常人的足底壓力分布以及5例拇外翻患者術(shù)前、術(shù)后的足底壓力分布，用以分析足部疾病和術(shù)后康復(fù)評(píng)價(jià)；及王曉玲等人[6]使用建立在壓力傳感器基礎(chǔ)上的Pro-Kin 254P型本體感覺(jué)測(cè)試系統(tǒng)，分析膝骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)與膝關(guān)節(jié)功能的關(guān)系。

（2）用以設(shè)計(jì)具有特定療效的儀器

以電學(xué)原理設(shè)計(jì)的壓力傳感器常用來(lái)提供開(kāi)發(fā)體外按壓或按摩器材所需的力學(xué)數(shù)據(jù)。如張廣[7]在其研究中，對(duì)胸外按壓反饋監(jiān)測(cè)技術(shù)進(jìn)行深度分析，設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)了一套胸外按壓反饋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)。并基于laerdal PC SkillReporting System實(shí)驗(yàn)平臺(tái)進(jìn)行了胸外按壓效率評(píng)估實(shí)驗(yàn)，對(duì)胸外按壓壓力、深度、頻率、按壓中斷時(shí)間、按壓釋放是否完全和按壓垂直性等操作要素進(jìn)行了統(tǒng)計(jì)和評(píng)估。最終，實(shí)現(xiàn)胸外按壓反饋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的研究和設(shè)計(jì)工作，為保證胸外按壓的有效實(shí)施提供一種智能化的解決方案。

以光學(xué)原理設(shè)計(jì)的新型壓力傳感器，則用以提供體內(nèi)測(cè)壓的相關(guān)數(shù)據(jù)。如祁樂(lè)融[8]提出的二氧化硅材質(zhì)的光纖端面微型法-珀傳感器，種傳感器生產(chǎn)成本低、機(jī)械強(qiáng)度大，在人體典型幅值范圍內(nèi)的壓強(qiáng)、溫度靈敏度良好，可被應(yīng)用于人體健康參數(shù)的檢測(cè)。

2.2 中醫(yī)方向

（1）中醫(yī)推拿按摩壓力數(shù)據(jù)庫(kù)的收集

同其他治療方式相比，中醫(yī)推拿按摩治療雖然很難從根本上快速治愈疾病，但對(duì)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(duì)于傳統(tǒng)中醫(yī)推拿按摩的分析不夠充分且缺乏系統(tǒng)的數(shù)據(jù)庫(kù)，[9]因此其操作過(guò)程很大程度上需要依賴個(gè)人經(jīng)驗(yàn)和手法，而很難進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化操作。

建立中醫(yī)推拿按摩的數(shù)據(jù)庫(kù)，為標(biāo)準(zhǔn)化操作提供參考，成為近年來(lái)的研究熱點(diǎn)。李珊紅[10]結(jié)合新型壓力溫度敏感導(dǎo)電橡膠的多功能陣列觸覺(jué)傳感器研究，以指按法推拿與被推拿者表面肌電信號(hào)的關(guān)聯(lián)性為例對(duì)推拿產(chǎn)生的生物學(xué)效應(yīng)進(jìn)行了初步探討。設(shè)計(jì)了一種可在推拿過(guò)程中實(shí)時(shí)檢測(cè)指按法作用力與受試者相關(guān)部位表面肌電信號(hào)的多信息采集系統(tǒng)， 結(jié)果表明推拿力對(duì)人體肌肉電生理活動(dòng)有明顯的即時(shí)影響。何杰光[11]引入Novel動(dòng)態(tài)壓力分布測(cè)量系統(tǒng)（德國(guó)慕尼黑NOVELgmbh生產(chǎn)）來(lái)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(yīng)用和初學(xué)者學(xué)習(xí)滾法提供量化、規(guī)范化和客觀化的依據(jù)。

（2）用于中醫(yī)學(xué)臨床診斷/治療的數(shù)據(jù)化建立

除推拿按摩技術(shù)外，中醫(yī)臨床診斷/治療技術(shù)的數(shù)據(jù)庫(kù)也正被嘗試進(jìn)行量化，尤其是診脈技術(shù)：JET Kabigting等人[12]評(píng)估了用于傳統(tǒng)中醫(yī)脈沖采樣應(yīng)用的3個(gè)MEMS氣壓計(jì)的3傳感器陣列的原型系統(tǒng)的適用性，應(yīng)用于傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)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(diǎn)薄膜聚合物壓力/力傳感器，能夠檢測(cè)壓力/力脈沖波，使得實(shí)時(shí)測(cè)量壓力/力脈搏波和醫(yī)師的脈搏診斷得以實(shí)現(xiàn)。

通過(guò)以上分析，我們可以發(fā)現(xiàn)：結(jié)合壓力傳感器技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)西醫(yī)學(xué)及中醫(yī)學(xué)各學(xué)科相應(yīng)數(shù)據(jù)庫(kù)的建立，用以作為臨床診斷及治療的參考。尤其對(duì)于中醫(yī)學(xué)而言，將傳統(tǒng)的診脈、推拿按摩治療技術(shù)進(jìn)行數(shù)據(jù)量化，勢(shì)必對(duì)中醫(yī)學(xué)理論體系產(chǎn)生極具意義的影響，為其建立更加系統(tǒng)、客觀的科學(xué)依據(jù)。

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

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

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

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

[6] 王曉玲,王薌斌,等.老年膝骨關(guān)節(jié)炎患者膝關(guān)節(jié)本體感覺(jué)與疼痛和功能的相關(guān)性[J].中國(guó)老年學(xué)雜志,2017,(06).

[7] 張 廣.胸外按壓反饋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與研究[D].北京:中國(guó)人民解放軍軍事醫(yī)學(xué)科學(xué)院,2010.

[8] 祁樂(lè)融.基于光纖布拉格光柵和法—珀傳感器的人體健康參數(shù)測(cè)量方法研究[D].太原:中北大學(xué),2017.

[9] 郭夢(mèng)娜,張 鵬.淺析穴位按摩服裝器材在中醫(yī)疼痛輔助治療中的應(yīng)用現(xiàn)狀[J].讀天下,2016,11.

[10] 李珊紅.中醫(yī)推拿綜合測(cè)定系統(tǒng)的若干關(guān)鍵技術(shù)研究[D].合肥:中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué),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(yī)科大學(xué),2010.

本文編輯：吳宏艷

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ISSN.2095-6681.2017.22.14.02