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陽光訊（記者 鄭亞雷）日前，西安市紅會醫院關節病醫院膝關節病區馬建兵教授團隊，聯合西北工業大學黃維院士王學文教授團隊在材料學頂級期刊Advanced Materials（中科院1區TOP期刊，影響因子為27.4）發表了題為“Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect”的研究論文。李玥博士研究生、張維杰博士為本文共同第一作者。

膝關節置換術是治療終末期骨關節病最成功的手術之一，手術的成功與否在很大程度上取決于間隙平衡的精準控制。然而，傳統手術中對壓力的評估主要依賴醫生的經驗和手動測量，缺乏實時、精確的監測手段，這在一定程度上限制了手術效果的進一步提升。

在智能化浪潮的推動下，醫工融合正成為新時代科技創新的重要引擎。在這場創新旅程中，作為國內領先的醫療機構，西安市紅會醫院馬建兵、姚舒馨、張維杰博士攜手西北工業大學黃維院士團隊、電子研究院王學文教授團隊，展開了一場關于智慧醫療的頭腦風暴。以膝關節置換間隙平衡的壓力評估需求為切入點，經過無數次的實驗和探索，最終研發出了能夠實時監測膝關節間隙壓力的柔性壓力傳感器,標志著醫工融合在新智生產力方面的卓越成就。

壓力傳感器的結構

這款傳感器的誕生，不僅解決了手術中的壓力監測問題，更在材料選擇、結構設計、信號處理等方面展現了醫工融合的創新思維。它采用的超薄導電薄膜和微型穹頂結構，能夠在極寬的壓力范圍內（45帕至4.1兆帕）提供準確的監測數據;其應變效應機制新穎，通過在柔性的基底上設計交錯的微型穹頂結構，夾持著導電薄膜，當受到壓力時，這些微型穹頂會產生拉伸運動，從而在導電薄膜上產生相應的應變，這種應變直接轉化為電阻的變化，實現對壓力的精確檢測;它的響應速度極快，僅需30毫秒即可完成響應，45毫秒即可恢復，這在需要實時監測的醫療場景中尤為重要。此外，它還具有超過5000次的循環穩定性，保證了長期使用的可靠性。

柔性傳感器在步態過程中膝關節運動中的應用

這款傳感器在醫療領域的應用前景十分廣闊。在膝關節置換手術中，醫生可以利用它來術中監測關節內的壓力分布，確保手術的精準性。此外，它還可以應用于運動醫學，幫助運動員監測運動過程中關節和肌肉的壓力變化，預防運動傷害。在康復醫學領域，這款傳感器同樣大有用武之地。它可以集成到康復輔助設備中，監測患者的康復訓練過程中的壓力變化，為康復治療提供科學依據。

柔性傳感器在 TKA 手術中的潛在應用

在西安市紅會醫院副院長、關節外科學術帶頭人許鵬教授的帶領下，這項頂刊成果是西安市紅會醫院科研的醫工融合的再次突破，不僅展示了馬建兵教授團隊長期以來對科研工作持續追求，也體現了西安市紅會醫院在科研、教學和醫療方面的高品質和全面進步，下一步將持續創新，全力以赴，為保護和提升廣大民眾的健康而不懈努力。