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隔空测“心”更耐久、更靠谱——我科学家完结非触摸心脏活动监测技能打破

来源:m6米乐官网电脑版登录入口唯一    发布时间:2024-12-10 02:22:41

  日前,中国科学技能大学陈彦教授团队在非触摸心脏活动感知研讨范畴获得严峻进展。研讨团队初次发现并运用心脏机械活动谐波中的“拍频效应”这一重要物理现象,成功克服了远场条件下由呼吸运动引起的大数量级搅扰。在无须任何模型练习的情况下,他们运用毫米波雷达技能完结了高精度的非触摸人体心脏活动监测。这项研讨成果标志着非触摸心脏监测技能迈入新阶段,为心血管疾病的前期防备与长时间监测供给了立异解决方案。相关研讨成果宣布在《天然·通讯》上。

  心血管疾病是全球第一大致死疾病,每年约有1790万人因而丧生。在我国,跟着老龄化加快,心血管疾病的发病率与致死率均居国际前列。研讨标明,许多早发心血管疾病可以终究靠及时确诊和医治有用防备。长时间接连的心脏活动监测对疾病的发现至关重要。

  可是,现有心脏监测技能多为触摸式丈量,例如传统的心电图设备需要在体表贴附多个电极,可穿戴设备则常根据光电容积描记法,这一些办法因为舒适性缺乏、对运用环境灵敏等原因,难以完结长时间接连的心脏活动监测,然后或许错失心血管疾病确诊和医治的最佳时期。

  近年来,毫米波雷达技能被运用于心脏活动监测,展现出非触摸、快捷和高精度的潜力,可是技能发展仍面对“呼吸谱走漏”这一严峻应战。团队解说,因为呼吸起伏(厘米级)远大于心跳起伏(亚毫米级),呼吸谐波在心跳频段发生显着的频谱走漏,导致信干噪比严峻下降,约束了心脏活动监测的精度。

  对此,研讨团队经过体系性剖析,发现了两个重要的物理现象,然后成功破解这一难题。“咱们观察到呼吸谐波比心跳谐波衰减更快,尤其在高频段,呼吸搅扰的影响显着削弱。其次,咱们得知心跳谐波中存在‘拍频效应’,也便是高阶心跳谐波叠加会发生与心跳周期共同的拍频特征,其频率等于相邻谐波频率之差。”团队介绍。

  根据这两大发现,研讨团队立异性地将心跳特征提取频段从基频转移到高阶谐波频段(约10倍频),然后有用消除了呼吸谐波的搅扰,显着提升了监测精度。在大规模医院场景和日常日子场景中,体系获得了26.1毫秒和34.1毫秒的中位差错,充沛验证了其医学运用价值。

  这一研讨打破为毫米波雷达在心脏活动监测范畴的运用奠定了重要根底,在运用的过程中,被测者不需要佩带电极,也不需要去除衣物,以无感的方法完结长时间继续心脏活动监测,展现出宽广的临床运用远景。