可貼敷型壓力傳感器在眼壓測量的可行性應(yīng)用研究

文章編號(hào)： 1006-9798（2024）03-0099-05； DOI： 10.13306/j.1006-9798.2024.03.014

摘要：

為解決傳統(tǒng)非接觸式眼壓計(jì)（Noncontact Tonometer，NCT）在眼壓測量過程中患者體驗(yàn)感差、無法連續(xù)監(jiān)測眼壓等問題，將可貼敷型壓力傳感器模擬“指拭”測量法用于眼壓測量。本文選用了型號(hào)為ZE12005AA的可貼敷型壓力傳感器（靈敏度10 Pa），對(duì)門診569例患者進(jìn)行了眼壓測量，并與非接觸式眼壓計(jì)所測數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比研究。采用皮爾森相關(guān)性數(shù)據(jù)分析方法，發(fā)現(xiàn)兩組檢測數(shù)據(jù)呈現(xiàn)一定的相關(guān)性（r=0.96，P＜0.001），兩組數(shù)據(jù)線性擬合的斜率分別為0.068（NCT）和0.079（可貼敷型壓力傳感器）。結(jié)果表明可貼敷型壓力傳感器在眼壓測量方面滿足眼壓測量的準(zhǔn)確性和可靠性，在眼壓臨床檢測應(yīng)用方面是可行的。

關(guān)鍵詞： 可貼敷型壓力傳感器； 眼壓測量； 眼壓計(jì)

中圖分類號(hào)： R775文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A

青光眼（Glaucoma）是一種以視神經(jīng)乳頭和視網(wǎng)膜神經(jīng)纖維層受損為特征的慢性進(jìn)行性視神經(jīng)病變，是世界范圍內(nèi)導(dǎo)致不可逆視力喪失的主要原因，可導(dǎo)致周邊和部分中心視力喪失[1-2]。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前全球共有7600多萬名青光眼患者，且患病人數(shù)逐年增加，預(yù)計(jì)到2040年患病人數(shù)將增至1.12億[3]。青光眼發(fā)病受多重因素共同影響，高眼壓是主要因素，快速篩查并降低眼壓是目前減緩或阻止青光眼進(jìn)展最有效的方法[4]。建立完善的眼壓監(jiān)測系統(tǒng)，盡早發(fā)現(xiàn)眼壓異常并加以控制，對(duì)預(yù)防青光眼發(fā)生，控制青光眼病情進(jìn)展，指導(dǎo)臨床醫(yī)生建立正確的治療方案具有重要意義[5-7]。目前臨床上最常見的眼壓測量設(shè)備是非接觸式眼壓計(jì)（Noncontact Tonometer，NCT）[8-10]，但有一定的局限性，如患者體驗(yàn)感差，設(shè)備不能隨身攜帶，無法連續(xù)監(jiān)測，甚至部分患者（如高度散光、角膜混濁、人工晶體植入狀態(tài)）的眼壓無法測量等[10]。為此，李葉等[11]將傳感器安裝在手套指尖，通過按壓眼瞼中部位置，捕獲眼部動(dòng)態(tài)壓力信息，提高患者測量過程中的體驗(yàn)感；JOOHEE K等[12]將應(yīng)變式傳感器嵌入隱形眼鏡中，通過無線傳輸設(shè)備，實(shí)現(xiàn)對(duì)患者眼壓的實(shí)時(shí)監(jiān)測；KAWEH M等[13-14]在進(jìn)行白內(nèi)障手術(shù)的患者眼中放置植入式傳感器，結(jié)合體外數(shù)據(jù)讀取設(shè)備，分析眼壓長期變化的趨勢。但上述研究存在眼壓數(shù)據(jù)測量耗時(shí)較長，耗費(fèi)較高等問題，本文提出了采用可貼敷型壓力傳感器進(jìn)行眼壓的連續(xù)性測量。將傳感器貼附于上眼瞼，模擬“指試”眼壓測量對(duì)門診病人進(jìn)行眼壓監(jiān)測，并與NCT測量數(shù)據(jù)進(jìn)行比對(duì)分析，結(jié)果表明該方法可以提高臨床眼壓測量效率，探討了可貼敷型壓力傳感器應(yīng)用于臨床的可行性，為臨床眼壓測量方式方法增加選擇性。

1可貼敷型壓力傳感器

1.1工作原理

本次臨床測量選用的傳感器為應(yīng)變-電阻轉(zhuǎn)換敏感元件，由酚醛-縮醛基底，康銅或卡瑪箔（電極）制成，結(jié)構(gòu)如圖1。

該傳感器具備密封性、柔韌性好，可溫度自補(bǔ)償，精度高的優(yōu)點(diǎn)。實(shí)際測試過程中，將被測量眼壓值轉(zhuǎn)換為電阻的變化值，13455caf69ee843fbbf7ce60b21ba7ad4758403e4722bfa374d87f39da992fec再經(jīng)過測量電橋把電阻值轉(zhuǎn)換成電壓信號(hào)。

1.2選型

臨床眼壓的正常范圍是（10～21） mmHg，眼壓最高一般不超過50 mmHg。選用的可貼敷型壓力傳感器型號(hào)為ZE12005AA，適用溫度范圍為（-30～+80）℃，量程為（0～760）mmHg（1 mmHg=133.32 Pa），靈敏度為10 Pa。測量范圍和使用條件滿足測試要求，滿足選做眼壓測量的參數(shù)范圍。

2研究對(duì)象與檢查方法

2.1研究對(duì)象

研究于2023年3～9月在青島大學(xué)附屬醫(yī)院眼科門診進(jìn)行，共計(jì)對(duì)569名患者進(jìn)行眼壓測量。569例患者包括男性215名，女性354名（女性占比62.21％）；年齡在18～85歲之間，平均年齡55.24歲，男性平均年齡52.99歲，女性平均年齡56.61歲；患者最佳矯正視力均≥0.3。每位患者在測量前都已被告知本項(xiàng)實(shí)驗(yàn)的研究目的與操作過程，并簽署知情同意書。本研究經(jīng)過醫(yī)院倫理委員會(huì)批準(zhǔn)，并遵循“赫爾辛基宣言”。

納入標(biāo)準(zhǔn)：患者均因自覺眼部不適，到醫(yī)院眼科門診就診的患者；患者均為成年人，年齡在18～85歲之間，了解本次研究內(nèi)容，并能配合醫(yī)護(hù)人員完成本次研究。排除標(biāo)準(zhǔn)：有嚴(yán)重角膜上皮損傷者；角膜或結(jié)膜有傳染性或活動(dòng)性炎癥者；眼瞼或眼球有開放性損傷者；固視不良者；免疫功能障礙者；無自主行動(dòng)能力、獨(dú)立保持坐姿進(jìn)行眼壓測量者。

2.2檢查方法

1）眼壓測量前準(zhǔn)備。對(duì)每位同意參與研究的患者都進(jìn)行全面的眼科檢查，包括裂隙燈檢查、視力檢查、眼底照相、光學(xué)相干斷層掃描（Optical Coherence Tomography，OCT）等。記錄患者的基本信息，包括姓名、性別、年齡、就診時(shí)間、就診原因、眼部疾病史、眼部手術(shù)史等。向患者講解測量眼壓時(shí)的注意事項(xiàng)，叮囑患者放松心情、保持情緒平穩(wěn)，避免測量誤差。所有眼壓的測量選擇在上午8～12時(shí)，由同一位專業(yè)醫(yī)師進(jìn)行操作。

2）非接觸眼壓計(jì)測量眼壓。非接觸式眼壓計(jì)型號(hào)為ST1000。首先對(duì)儀器進(jìn)行校準(zhǔn)，囑患者摘除框架眼鏡或角膜接觸鏡，額頭緊貼前方頭靠，下頜至于下頜架上，調(diào)整儀器高度使下頜架參考線的高度與患者眼外眥齊平?；颊咴跍y量時(shí)保持身體靜止，雙眼同時(shí)睜大且注視儀器內(nèi)綠色指示點(diǎn)。告知患者儀器在測量過程中有氣流噴出是正常現(xiàn)象，避免患者精神緊張、頻繁瞬目，影響測量的準(zhǔn)確性。檢查者調(diào)節(jié)儀器操縱按鈕，對(duì)焦后測量眼壓，連續(xù)測量3次取平均值，3次測量值波動(dòng)值范圍不超過2 mmHg。

3）可貼敷型壓力傳感器測量眼壓?；颊卟捎梅墙佑|式眼壓計(jì)測完眼壓后靜息10分鐘，用貼敷型壓力傳感器測量眼壓。首先對(duì)儀器進(jìn)行平衡。囑患者摘除框架眼鏡或角膜接觸鏡后閉眼，在測量過程中保持直立坐姿不動(dòng)直至測試結(jié)束。用醫(yī)用3M膠帶將1號(hào)傳感器貼附于患者右眼眼瞼上，2號(hào)傳感器貼附在患者左眼眼瞼上，兩只眼的眼壓同步測量。受檢者身體保持不動(dòng)，平緩呼吸減小偶然測量誤差。檢查者二次平衡傳感器后進(jìn)行眼壓連續(xù)測量，設(shè)置測量頻率為1 次/s，每次連續(xù)測量5 s，重復(fù)測量3次，對(duì)測得15組眼壓值取平均值。檢查者確保每次貼附傳感器時(shí)操作盡可能一致。

2.3統(tǒng)計(jì)學(xué)分析

利用SPSS 26.0統(tǒng)計(jì)學(xué)軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，正態(tài)分布的計(jì)量資料以“均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差”表示，兩組間均數(shù)比較采用相關(guān)樣本t檢驗(yàn)，多組間均數(shù)比較采用方差分析，皮爾森相關(guān)性分析比較NCT與可貼敷型壓力傳感器所測數(shù)據(jù)相關(guān)性，通過擬合曲線獲得兩種數(shù)據(jù)之間函數(shù)關(guān)系。P＜0.05具有統(tǒng)計(jì)學(xué)差異。

3結(jié)果和分析

1）非接觸眼壓計(jì)測量結(jié)果。當(dāng)眼壓小于8 mmHg或大于40 mmHg時(shí)，非接觸式眼壓計(jì)的測量精度低，因此將測量中眼壓過高或過低的數(shù)據(jù)排除，對(duì)符合要求的528名患者數(shù)據(jù)進(jìn)行分析。其中男性193名，女性335名（女性占比63.45％）。男性平均年齡為53.06歲，女性平均年齡為56.39歲?？傮w右眼平均眼壓（15.11±2.90）mmHg，總體左眼眼壓（15.24±2.98）mmHg；男性右眼平均眼壓（15.12±2.89）mmHg，女性右眼平均眼壓（15.10±2.91）mmHg；男性左眼平均眼壓（15.33±3.11）mmHg，女性右眼平均眼壓（15_{bacf027ad60428a04092fae1c334863b5a72458b1d56cf679377676c8a5d8a00}.20±2.91）mmHg。經(jīng)獨(dú)立樣本t檢驗(yàn)，左眼和右眼數(shù)值無bacf027ad60428a04092fae1c334863b5a72458b1d56cf679377676c8a5d8a00統(tǒng)計(jì)學(xué)差異（P＞0.05），以右眼數(shù)據(jù)為例進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。按照年齡將眼壓數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算對(duì)比，經(jīng)方差分析，各年齡組間眼壓無差異（P＞0.05），結(jié)果如表1和圖3。

2）可貼敷型壓力傳感器測量結(jié)果。排除測量過程中因操作不當(dāng)、患者姿勢發(fā)生移動(dòng)等造成的無效數(shù)據(jù)。從528組數(shù)據(jù)中再選出100組數(shù)據(jù)，與非接觸眼壓計(jì)眼壓數(shù)據(jù)進(jìn)行對(duì)比，并將患者從1到100隨機(jī)進(jìn)行編號(hào)。其中男性46名，女性54名（女性占比54 ％）。男性平均眼壓（17.53±2.28）mmHg，女性平均眼壓（17.37±2.50）mmHg。數(shù)據(jù)分析顯示，男性與女性、各年齡組間的眼壓差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），結(jié)果如表2和圖4。

3）對(duì)可貼敷型壓力傳感器與非接觸式眼壓計(jì)測量數(shù)據(jù)進(jìn)行擬合。非接觸眼壓計(jì)所測眼壓（IOP1）平均值為（15.11±2.90） mmHg，傳感器所測眼壓（IOP2）平均值為（17.45±2.39） mmHg。皮爾森相關(guān)性分析顯示，兩者呈強(qiáng)相關(guān)性（r=0.96，P＜0.001）。設(shè)患者編號(hào)（1～100）為X，非接觸眼壓計(jì)測量IOP1為Y1，函數(shù)表達(dá)式為Y1=a1+b1X；可貼敷型壓力傳感器測量IOP2為Y2，函數(shù)表達(dá)式為Y2=a2+b2X。軟件擬合曲線如圖5和圖6所示，分別得a1為（0.068±4.27），b1為（11.38±0.02），a2為（0.08±0.01），b2為（13.44±0.14）。結(jié)果表明，圖5和圖6中所擬合的兩條直線（黑色）的R2值分別為0.996 09和0.913 21，值近似，可貼敷型壓力傳感器測量誤差在允許范圍內(nèi)，可以用于眼壓測量。可貼敷型壓力傳感器測量的數(shù)據(jù)值比較離散，與測量過程中患者眼球不受控制自主轉(zhuǎn)動(dòng)有關(guān)。

4結(jié)論

本文將可貼敷型壓力傳感器模擬“指拭”測量法應(yīng)用于門診患者的眼壓測量，與傳統(tǒng)非接觸式眼壓計(jì)相比，可貼敷型壓力傳感器設(shè)備本身體積小巧，操作方便快捷。經(jīng)皮爾森相關(guān)性分析，可貼敷型壓力傳感器測量的眼壓數(shù)據(jù)與非接觸式眼壓計(jì)測量的數(shù)據(jù)有強(qiáng)相關(guān)性（r=0.96，P＜0.001），兩組測量數(shù)據(jù)線性擬合的斜率分別為0.068和0.079，R2值相近，表明測得眼壓數(shù)據(jù)準(zhǔn)確；實(shí)現(xiàn)了眼壓的連續(xù)測量，適用于需要長期進(jìn)行眼壓監(jiān)測的疾病。測試結(jié)果驗(yàn)證了可貼敷型傳感器在眼壓臨床檢測應(yīng)用方面是可行的。同時(shí)也表明，本研究仍具有一定的局限性，因人體上眼瞼的厚度不同[15]，可能導(dǎo)致測量數(shù)據(jù)不精確。接下來考慮將眼球轉(zhuǎn)動(dòng)、眼瞼厚度轉(zhuǎn)換為可具體量化參數(shù)，提高可貼敷型壓力傳感器測量的精確性。

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Research on the Feasibility and Application of Flexible Pressure Sensor in the Measurement of Intraocular Pressure

FENG Xiao1， YU Hui2， JIANG Tao1

（1. The Affiliated Hospital of Qingdao University， Qingdao 266003， China； 2. Qingdao Eye Hospital of ShanDong First Medical University， Qingdao 266071， China）

Abstract：

In order to solve the problems during the working of Noncontact Tonometer（NCT）， such as poor patient experience and not being able to measure Intraocular pressure （IOP） continuously，the flexible pressure sensor simulating “fingertest” was applied to IOP measurement， the flexible pressure sensor of ZE12005AA was applied to measure IOP of 569 subjects. The measured results were compared with the data collected by NCT， which showed there was a correlation between the two groups （&nbsp;r=0.96， P<0.001）. The slope of linear fitting of the two sets were 0.068 （NCT） and 0.079 （the flexible pressure sensor）， respectively. The results showed that the pressure sensor can satisfy the accuracy and reliability of IOP measurement， and was feasible in the clinical application of IOP measurement.

Keywords： flexible pressure sensor; intraocular pressure measurement; tonometer

收稿日期： 2024-05-20； 修回日期： 2024-07-30

基金項(xiàng)目： 山東省自然基金資助項(xiàng)目（ZR2020MF003）； 大學(xué)生創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)訓(xùn)練計(jì)劃資助項(xiàng)目（S202111065269; S202111065016）

第一作者： 馮瀟（1997-），碩士研究生，主要研究方向?yàn)檠鄣撞『脱弁鈧?/p>

通信作者： 姜濤（1971-），男，博士，教授，主要研究方向?yàn)檠鄣撞『脱弁鈧mail： lanlandetian20000@163.com