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中國科大新突破:毫米波雷達實現非接觸高精度心臟活動監測

   時間:2024-12-16 18:24 來源:ITBEAR作者:沈瑾瑜

中國科學技術大學的研究團隊在非接觸式心臟活動監測技術上取得了突破性的成就。這一成果由陳彥教授團隊領銜,成功地在不依賴任何模型訓練的前提下,利用毫米波雷達技術實現了高精度的心臟活動監測。

心血管疾病作為全球范圍內的首要致死病因,每年導致約1790萬人死亡。傳統的接觸式心臟監測方法,如心電圖設備和可穿戴設備,雖然在一定程度上有效,但由于其使用上的不便和對環境的敏感性,難以實現長期連續的監測。因此,開發一種非接觸、便捷且高精度的監測技術顯得尤為重要。

研究團隊在探索過程中,首次發現并利用了心臟機械活動諧波中的“拍頻效應”。這一發現對于克服遠場條件下由呼吸運動引起的干擾至關重要。呼吸運動產生的諧波頻率遠高于心跳,傳統方法難以有效區分,導致監測精度受限。然而,研究團隊發現,心跳諧波中存在一種特殊的拍頻特征,其頻率等于相鄰諧波頻率之差,這一發現為高精度監測提供了新的思路。

基于這一發現,團隊創新性地將心跳特征提取頻段從基頻轉移到高階諧波頻段,有效消除了呼吸諧波的干擾。在包含6222名參與者的醫院場景和長達21個夜晚的日常生活場景中,該系統均表現出色,中位誤差分別為26.1毫秒和34.1毫秒,充分驗證了其在實際應用中的價值。

這一成果不僅標志著非接觸心臟監測技術邁入了一個新的階段,更為心血管疾病的早期預防與長期監測提供了全新的解決方案。在使用該系統時,被測者無需佩戴電極或去除衣物,極大地提高了使用的便捷性和舒適度。

研究團隊指出,許多心血管疾病在早期階段通過及時的診斷和治療是可以有效預防的。因此,長期連續的心臟活動監測對于疾病的早期發現至關重要。而這項技術的出現,正是對這一需求的積極響應。

研究團隊還展示了該監測系統的多種應用場景和部分結果。從醫院到日常生活,該系統均展現出了強大的應用潛力和醫學價值。

這一研究突破不僅得益于研究團隊的辛勤付出和深厚積累,更離不開國家自然科學基金委、科技部、安徽省以及中國科學技術大學的經費資助和支持。

陳彥教授作為通訊作者,與團隊成員共同完成了這項具有里程碑意義的研究。他們的努力和貢獻,不僅為非接觸心臟監測技術的發展奠定了堅實基礎,更為全球心血管疾病的防治事業作出了重要貢獻。

隨著這項技術的不斷推廣和應用,相信未來將有更多心血管疾病患者能夠受益于這一創新成果,實現早期發現、早期治療,從而提高生活質量,延長生命。

 
 
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