西安市红会医院马建兵教授团队在《Advanced Materials》顶级期刊发表高水平研究论文

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。

团队成员介绍：

张维杰

医学博士

西安市红会医院关节病医院膝关节病区主治医师

现任国际仿生工程协会委员、吴阶平医学基金会骨科青年医师联盟(UYO)委员、SICOT中国部数字骨科学会陕西省分会委员，陕西骨科3D打印技术创新联盟理事，陕西省骨与关节学会医工结合与临床研究分会委员，陕西省中西医结合学会第一届围手术期专业委员会委员，陕西省医学会骨科学分会会员，“三秦学者”骨关节病智能精准阶梯治疗创新团队核心成员，2023年陕西省科技计划创新团队核心成员。临床上专注于3D打印辅助人工髋膝关节的初次置换及定制翻修术。曾赴台湾花莲医院、亚利桑那大学骨关节炎中心研修骨关节炎与膝关节置换。主持完成国家自然科学基金青年项目1项，参与国家自然科学基金国家重点实验室项目及面上项目3项，主持陕西省重点研发项目1项。

姚舒馨

副主任医师

硕士研究生导师

西安市红会医院科教部副部长

现任中华医学会骨科分会青年委员会关节学组委员，吴阶平医学基金会骨科青年医师联盟(UYO)委员；西安市中西医结合学会风湿病专业委员会常务委员，中国老年医学学会骨与关节分会各专业委员会委员，中国研究型医院学会骨与关节感染专业委员会委员，陕西省医学会骨科学分会会员。“三秦学者”骨关节病智能精准阶梯治疗创新团队核心成员，2023年陕西省科技计划创新团队核心成员。累积完成膝、髋关节置换、翻修等手术超万例，在复杂屈曲挛缩畸形、僵直膝、融合髋、关节置换术后感染及翻修方面拥有丰富的临床经验。主持及主要参与国家级、省市级科研项目共计10余项，发表学术论文20余篇，荣获省级科技进步二等奖1项。

马建兵

医学博士

主任医师

教授、博士生导师

西安市红会医院关节病医院膝关节病区主任。西安交通大学附属红会医院关节病医院膝关节病区行政主任 , 院党委委员，关节病医院党支部书记。

现任中华医学会骨科分会青年委员会副主任委员兼关节学组组长，中国医师协会骨科医师分会青年委员会副主任委员，中国医师协会骨科医师分会数字骨科组副组长，中国骨科菁英会总干事兼关节菁英会副主席，亚洲人工关节协会（ASIA）中国部主席，陕西省康复医学会骨关节病专业委员会主任委员，中国膝关节外科工作委员会（CKS）委员，中国医师协会骨科医师分会第五届委员会骨关节炎学组委员，中国医师协会骨科医师分会青年委员会髋关节学组委员。担任Arthroplasty杂志助理主编，《JBJS中文版》编委，Annals of Joint副主编，《中华骨科杂志》通讯编委，《实用骨科杂志》编委等。曾获得“陕西省先进工作者”“西安市十大杰出青年”“西安市青年五四奖章”和“人民健康卫士”“西安市高层次人才”“西安市职业技能带头人”等荣誉。主持及主要参与国家级、省市级科研项目共计20余项，由其领衔的治疗创新团队曾入选陕西省“三秦学者”创新团队“创全国一流团队”计划，获得陕西省科学技术厅科技创新团队项目支撑，被中共西安市委组织部评为“西安市英才计划—领军创新人才”，荣获省市级科技进步二等奖1项、三等奖2项。主编及参编专著5部。

稿件来源：西安市红会医院