膝关节置换手术是治疗终末期膝关节炎的常用手段,通过更换人工假体,可以纠正关节畸形和缓解病痛,为解决“老年腿”问题提供了有效的方法。关节置换手术中软组织平衡程度是制约手术成功率的关键因素。但是,在手术过程中如何衡量软组织的平衡程度是临床医生及科研界亟需解决的关键问题之一。针对上述问题,本论文设计了一款基于柔性压力传感阵列的新型软组织平衡测量系统,该系统能够实时测量膝关节屈伸不同位置时的应力分布,并对软组织的平衡状态进行评估,为辅助医生完成软组织平衡调节提供一种有效的方法。本论文的主要研究内容如下:（1）膝关节软组织平衡测量系统的设计与制备研究。首先,研究了膝关节软组织的解剖结构和关节置换手术的原理,建立了膝关节的力学模型,使用逆向建模的方法重建了人工膝关节假体的三维模型,通过有限元仿真对人工膝关节假体的接触力分布进行了分析,并对应用于膝关节软组织平衡检测的智能垫片进行了结构设计和制备工艺研究。最后,确定了传感器单元及和传感器阵列的表征和测试方案。（2）面向软组织平衡测量的压力传感阵列的性能研究。主要研究了传感器单元及传感器阵列对压力的响应性能,基于多级微结构的压力传感器显示了 99.56 N-1的灵敏度和0.02-50N的检测范围,而且上述传感器还显示了优异的柔性、良好的一致性。研究结果验证了设计的柔性压力传感阵列应用在软组织平衡测量的可行性。最后,对传感器阵列的压力响应信号进行曲线拟合,建立压力和输出电压之间的函数关系,完成了传感器的标定,为手术中膝关节软组织平衡的实时评估提供了保障。（3）基于传感器阵列的软组织平衡测量系统的搭建及测试。本部分主要结合集成了压力传感阵列的智能垫片,3D打印的人体膝关节及自搭建的多通道信号采集平台,完成了软组织平衡测量系统的集成。然后,利用该系统分析了膝关节弯曲0°,45°和90°时软组织的平衡情况,并进行了分析和评估。研究结果表明该系统能够实时显示关节在不同角度时软组织的平衡状态,可以辅助医生在手术中实现实时测量与松解。