科大突破:无需接触监测心脏活动
中国科学技术大学陈彦教授团队在非接触心脏活动感知研究领域取得重大进展,成功破解了远场条件下呼吸运动对心脏活动监测的干扰难题。
心脏病监测难题
心血管疾病是全球第一大致死疾病,早期诊断和预防至关重要。然而,传统的接触式监测方法,如心电图和可穿戴设备,存在舒适性不足、使用环境敏感等限制,难以实现长期连续监测。
毫米波雷达技术的潜力
近年来,毫米波雷达技术被用于心脏活动监测,展现出非接触、便捷和高精度的潜力。然而,呼吸谱泄漏仍然是一个重大挑战,由于呼吸幅度远大于心跳幅度,呼吸谐波会干扰心跳谐波,降低监测精度。
创新性突破
陈彦教授团队通过系统性分析,发现了两个重要的物理现象:
1. 呼吸谐波在高频段衰减更快,干扰减弱。
2. 心跳谐波中存在“拍频效应”,可消除呼吸谐波干扰。
基于这些发现,团队将监测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,显著提升了监测精度。
大规模验证
在包括6222名参与者的大规模医院场景和长达21个夜晚的日常生活场景中,系统取得了26.1毫秒和34.1毫秒的中位误差,充分验证了其医学应用价值。
广阔的应用前景
这项突破为毫米波雷达在心脏活动监测领域的应用奠定了重要基础。该系统无感式监测,无需佩戴电极或去除衣物,为长期持续的心脏活动监测提供了创新的解决方案,在心血管疾病的早期预防和长期监测方面具有广阔的应用前景。
研究团队
* 第一位作者:张宾宾(中国科学技术大学网络空间安全学院博士后)
* 通讯作者:陈彦(中国科学技术大学)
* 共同作者:马礼坤(中国科学技术大学附属第一医院)、孙启彬、胡洋、张东恒、李亚东、卢智、陈金波、王浩宇、周放、濮玉(中国科学技术大学)
* 合作单位:合肥中科知奇信息科技有限公司
资助
该研究得到了国家自然科学基金委、科技部、安徽省和中国科学技术大学的经费资助。
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