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中国科大新突破:毫米波雷达实现非接触高精度心脏活动监测

2024-12-16来源:ITBEAR编辑:瑞雪

中国科学技术大学的研究团队在非接触式心脏活动监测技术上取得了突破性的成就。这一成果由陈彦教授团队领衔,成功地在不依赖任何模型训练的前提下,利用毫米波雷达技术实现了高精度的心脏活动监测。

心血管疾病作为全球范围内的首要致死病因,每年导致约1790万人死亡。传统的接触式心脏监测方法,如心电图设备和可穿戴设备,虽然在一定程度上有效,但由于其使用上的不便和对环境的敏感性,难以实现长期连续的监测。因此,开发一种非接触、便捷且高精度的监测技术显得尤为重要。

研究团队在探索过程中,首次发现并利用了心脏机械活动谐波中的“拍频效应”。这一发现对于克服远场条件下由呼吸运动引起的干扰至关重要。呼吸运动产生的谐波频率远高于心跳,传统方法难以有效区分,导致监测精度受限。然而,研究团队发现,心跳谐波中存在一种特殊的拍频特征,其频率等于相邻谐波频率之差,这一发现为高精度监测提供了新的思路。

基于这一发现,团队创新性地将心跳特征提取频段从基频转移到高阶谐波频段,有效消除了呼吸谐波的干扰。在包含6222名参与者的医院场景和长达21个夜晚的日常生活场景中,该系统均表现出色,中位误差分别为26.1毫秒和34.1毫秒,充分验证了其在实际应用中的价值。

这一成果不仅标志着非接触心脏监测技术迈入了一个新的阶段,更为心血管疾病的早期预防与长期监测提供了全新的解决方案。在使用该系统时,被测者无需佩戴电极或去除衣物,极大地提高了使用的便捷性和舒适度。

研究团队指出,许多心血管疾病在早期阶段通过及时的诊断和治疗是可以有效预防的。因此,长期连续的心脏活动监测对于疾病的早期发现至关重要。而这项技术的出现,正是对这一需求的积极响应。

研究团队还展示了该监测系统的多种应用场景和部分结果。从医院到日常生活,该系统均展现出了强大的应用潜力和医学价值。

这一研究突破不仅得益于研究团队的辛勤付出和深厚积累,更离不开国家自然科学基金委、科技部、安徽省以及中国科学技术大学的经费资助和支持。

陈彦教授作为通讯作者,与团队成员共同完成了这项具有里程碑意义的研究。他们的努力和贡献,不仅为非接触心脏监测技术的发展奠定了坚实基础,更为全球心血管疾病的防治事业作出了重要贡献。

随着这项技术的不断推广和应用,相信未来将有更多心血管疾病患者能够受益于这一创新成果,实现早期发现、早期治疗,从而提高生活质量,延长生命。

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