颞下颌关节紊乱病（TMD）是一种多因素口腔疾病，长期以来依赖临床触诊与影像学进行诊断，但这些方法存在主观性强、成本高、有创等局限。本文，中国科学院兰州化学物理研究所王金清课题组联合兰州大学刘斌团队，在《ACS Sensors》期刊发表名为”A Wearable Earplug-Shaped Piezoresistive Sensor Based on Ear Canal Deformation for the Screening of Temporomandibular Joint Motion Abnormalities”的论文，受临床触诊原理启发，提出了一种基于还原氧化石墨烯（rGO）复合气凝胶压阻传感技术的无创检测方法。
该研究设计并组装了一种智能耳塞式传感器，用于监测外耳道前壁的形变——由于颞下颌关节紧邻外耳道前壁，下颌运动时会带动外耳道前壁产生可被压阻传感器捕捉的微小形变。该传感器具有 14.5 Pa 的极低检测阈值和 64 ms 的短响应时间，在 1000 次压缩循环后仍保持稳定，并成功捕捉了吞咽、张口等细微面部活动。在随后的颞下颌关节运动评估中，该传感器捕捉到了下颌运动模式正常与异常志愿者之间不同的信号特征，传感结果与临床评估及锥形束 CT（CBCT）骨结构观察结果一致。为降低主观判断的局限并对采集信号作进一步分析，引入支持向量机（SVM）模型进行初步分类，准确率达 91.7%。该工作为颞下颌关节运动异常的客观、快速筛查提供了一种新的可穿戴感知策略，为未来 TMD 辅助评估提供了潜在的补充方法。
在本研究中，优化的rGSCS-2复合气凝胶具有良好的力学性能和生物相容性。组装好的rGSCS-2传感器在1000次压缩循环中表现出优异的循环稳定性，响应时间为64毫秒，恢复时间为65毫秒。其检测限极低，仅为14.5帕，能够检测到人类面部各种细微的动作。受颞下颌关节紊乱（TMD）临床触诊的启发，设计了一种耳塞状的 rGSCS-2 传感检测系统，该系统可紧密贴合人体外耳道以检测颞下颌关节（TMJ）的运动。在随后的志愿者测试中，该传感器成功捕获了与颞下颌关节相关的不同下颌运动信号，并显示出识别异常下颌运动模式的潜力。传感结果与志愿者的临床评估以及基于 CBCT 的骨骼结构观察结果具有一定的一致性。此外，构建的SVM模型实现了91.7%的分类准确率，进一步证明了利用采集的传感器信号筛查颞下颌关节异常运动的可行性。需要注意的是，CBCT主要提供骨形态和关节间隙关系的信息，但无法直接评估关节盘位置或关节盘变形等软组织异常。某些复杂的软组织异常通常需要通过MRI进行评估。未来研究将扩大样本量，纳入更均衡的前瞻性招募队列，并将该传感系统与MRI、同步声学记录或动态成像相结合，以进一步阐明传感信号特征与特定颞下颌关节病理变化之间的关系。总体而言，本研究为颞下颌关节相关下颌运动提供了一种新的可穿戴传感策略，可用于颞下颌关节运动异常的初步和快速筛查，并为未来颞下颌关节紊乱症（TMD）辅助评估提供了潜在的技术途径。
文献：https://doi.org/10.1021/acssensors.6c01452
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