阳光讯（记者 郑亚雷）日前，西安市红会医院关节病医院膝关节病区马建兵教授团队，联合西北工业大学黄维院士王学文教授团队在材料学顶级期刊Advanced Materials（中科院1区TOP期刊，影响因子为27.4）发表了题为“Breaking the Saturation of Sensitivity for Ultrawide Range Flexible Pressure Sensors by Soft-Strain Effect”的研究论文。李玥博士研究生、张维杰博士为本文共同第一作者。

膝关节置换术是治疗终末期骨关节病最成功的手术之一，手术的成功与否在很大程度上取决于间隙平衡的精准控制。然而，传统手术中对压力的评估主要依赖医生的经验和手动测量，缺乏实时、精确的监测手段，这在一定程度上限制了手术效果的进一步提升。

在智能化浪潮的推动下，医工融合正成为新时代科技创新的重要引擎。在这场创新旅程中，作为国内领先的医疗机构，西安市红会医院马建兵、姚舒馨、张维杰博士携手西北工业大学黄维院士团队、电子研究院王学文教授团队，展开了一场关于智慧医疗的头脑风暴。以膝关节置换间隙平衡的压力评估需求为切入点，经过无数次的实验和探索，最终研发出了能够实时监测膝关节间隙压力的柔性压力传感器,标志着医工融合在新智生产力方面的卓越成就。

压力传感器的结构

这款传感器的诞生，不仅解决了手术中的压力监测问题，更在材料选择、结构设计、信号处理等方面展现了医工融合的创新思维。它采用的超薄导电薄膜和微型穹顶结构，能够在极宽的压力范围内（45帕至4.1兆帕）提供准确的监测数据;其应变效应机制新颖，通过在柔性的基底上设计交错的微型穹顶结构，夹持着导电薄膜，当受到压力时，这些微型穹顶会产生拉伸运动，从而在导电薄膜上产生相应的应变，这种应变直接转化为电阻的变化，实现对压力的精确检测;它的响应速度极快，仅需30毫秒即可完成响应，45毫秒即可恢复，这在需要实时监测的医疗场景中尤为重要。此外，它还具有超过5000次的循环稳定性，保证了长期使用的可靠性。

柔性传感器在步态过程中膝关节运动中的应用

这款传感器在医疗领域的应用前景十分广阔。在膝关节置换手术中，医生可以利用它来术中监测关节内的压力分布，确保手术的精准性。此外，它还可以应用于运动医学，帮助运动员监测运动过程中关节和肌肉的压力变化，预防运动伤害。在康复医学领域，这款传感器同样大有用武之地。它可以集成到康复辅助设备中，监测患者的康复训练过程中的压力变化，为康复治疗提供科学依据。

柔性传感器在 TKA 手术中的潜在应用

在西安市红会医院副院长、关节外科学术带头人许鹏教授的带领下，这项顶刊成果是西安市红会医院科研的医工融合的再次突破，不仅展示了马建兵教授团队长期以来对科研工作持续追求，也体现了西安市红会医院在科研、教学和医疗方面的高品质和全面进步，下一步将持续创新，全力以赴，为保护和提升广大民众的健康而不懈努力。