本研究由德国德累斯顿工业大学（Dresden University of Technology）生物医学工程研究所的Nico Stecher、Andreas Heinke、Hagen Malberg团队与波兰扬·科哈诺夫斯基大学（Jan Kochanowski University）健康科学研究所的Arkadiusz Łukasz Żurawski合作完成，发表于传感器领域期刊*Sensors*（2024年1月24日，卷24期3，DOI:10.3390/s24030768）。
研究领域与背景
脊柱畸形（如青少年特发性脊柱侧凸AIS）常表现为矢状面失衡和躯干不对称形态，早期筛查对干预进展至关重要。目前临床依赖X射线（Cobb角测量）和表面地形系统（如Formetric 4D），但存在辐射暴露或操作复杂等问题。Torsobarography作为一种新型地形学方法，通过分析仰卧位下躯干背侧压力分布评估形态，其核心是电容式压力传感器阵列。
研究目标
验证Torsobarography作为诊断工具的可行性，重点评估系统重复性及解剖学相关参数的可靠性，包括脊柱形状、肩胛骨对称性、骨盆姿势等。
研究对象
40名健康受试者（男女各20人，年龄21-38岁），其中2名有非手术治疗的脊柱侧凸病史。受试者穿着紧身衣物以避免压力图像褶皱。
仪器配置
- 压力传感系统：采用XSensor Technology Corporation的LX100:100.160.05高分辨率电容式压力传感阵列（100×160传感器，面积50.8×81.2 cm²，精度±5%）。
- 辅助设备：6 cm厚自充气软垫减少接触干扰，聚氨酯涂层保护罩防止剪切应力，数据通过Matlab R2022a处理。
五步操作法：
1. 受试者平躺于传感器中心，确保躯干完全覆盖传感区域；
2. 抬起骨盆以释放张力；
3. 双臂外展缓慢放下躯干；
4. 膝关节屈曲约100°以减少腰椎前凸；
5. 注视天花板固定点，启动10秒测量（采样率10 Hz）。
每名受试者重复10次测量，间隔1-2分钟站立休息以重置体位。
关键步骤：
- 帧选择：从10秒数据中选取压力强度中位数帧，经中值滤波（15×5）和高斯滤波（3×3, σ=3）平滑图像。
- 旋转与居中：通过迭代优化将躯干压力图像的对称轴对齐至图像中心（对称轴isym=50），最小化镜像差异（公式1-2）。
- 兴趣区域（ROI）分割：基于自适应阈值掩膜排除手臂等非躯干结构干扰（图4）。
标志点定位（图5）：
- 纵向分区：通过平均压力曲线z(j)识别胸椎区（jt–jtmax）、胸腰过渡区（jtl）、腰椎区（jlmin–jl）和骶骨区（jsmax）。
- 关键点：包括躯干起点jts、肩胛骨中心（jsb,l/r）、腰围中心（jw,l/r）等，用于计算参考距离（如躯干长度dl、宽度dw）。
参数化分析（表1）：
- 脊柱形态：
- 矢状面曲线：通过z(j)极值点拟合线性回归，计算胸椎后凸角（sc1）和腰椎前凸角（sc2）。
- 冠状面曲线：通过脊旁肌压力凹槽拟合多项式回归lfc(j)，量化侧向偏移（fc5）及曲率方差（fc2）。
- 对称性参数：
- 肩胛骨：对比左右肩胛骨中心位置（sb1–sb3）及压力强度比（sb4–sb5）。
- 骨盆：骶骨区斜率（p1）与压力分布对称性（p3–p4）。
采用组内相关系数ICC(1,1)评估可靠性，标准如下：
- 优秀（ICC≥0.9）、良好（0.75≤ICC<0.9）、中等（0.5≤ICC<0.75）、差（ICC<0.5）。 - 变异系数（CV）评估一致性：CV≤10%为优秀，>30%为差。
科学意义
Torsobarography在标志点定位和矢状面脊柱形态分析中表现出与商用系统相当的可靠性（ICC>0.83），为无辐射姿势筛查提供了新工具。其便携性（可折叠传感器）和允许着衣测量的特点，显著提升了临床适用性。
应用前景
- 早期筛查：适用于学校脊柱健康普查，减少X射线使用。
- 疗效监测：动态追踪脊柱畸形患者的非手术治疗效果。
研究局限性包括健康人群不对称性参数变异度低，未来需在脊柱畸形患者中验证参数敏感性。此外，膝关节屈曲角度标准化（100°）可能需个体化调整以优化腰椎压力捕捉。