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科技日報記者 吳長鋒
近日，記者從中國科學技術大學獲悉，該校吳曼青院士團隊陳彥教授、孫啟彬研究員等人在無線人體感知研究中取得重要進展，實現(xiàn)了基于毫米波雷達的非接觸人體心電圖實時監(jiān)測，突破了心電圖僅能通過接觸式傳感器獲取的局限。相關研究成果發(fā)表于《IEEE移動計算匯刊》上。
毫米波非接觸心電圖實時監(jiān)測 中國科大供圖
心血管疾病是全球第一大致死疾病，每年約有1860萬人因此失去生命。在我國，隨著人口老齡化的日益突出，心血管疾病對居民健康的影響愈加顯著，其發(fā)病率與致死率均居世界前列。心電圖監(jiān)測一直被視為臨床診斷心血管疾病的“金標準”之一，在疾病早期診斷發(fā)現(xiàn)以及后續(xù)治療過程中均有極高的臨床價值。
然而，自發(fā)明一百多年來至今，心電圖監(jiān)測一直需要將電極連接到人的皮膚上，來捕捉反映心臟狀態(tài)的電活動變化，導致不適的用戶體驗。因此，日常生活中的長時間連續(xù)心電圖監(jiān)測往往難以實施，造成轉(zhuǎn)瞬即逝的異常心電狀態(tài)記錄丟失，延誤疾病的診斷。
吳曼青團隊聚焦于當前公共健康領域的痛點問題，研究非接觸心電圖監(jiān)測技術以突破傳統(tǒng)心電圖監(jiān)測接觸式測量的應用瓶頸。陳彥等人利用心臟電活動與機械活動是心臟活動同源不同表征的特性，使用毫米波雷達以非接觸形式測量體表的心臟機械活動，提取四維心臟機械活動信號。隨后利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡模型建模心臟機械活動與電活動之間的非線性映射關系，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動的方式求解該域轉(zhuǎn)換問題，并最終還原出心電波形。
陳彥介紹：“新方法中，被測者不需要佩戴電極，也不需要去除衣物，以無感的方式完成心電圖監(jiān)測。”在研究中，研究人員在0.5米非接觸感知距離、不同生理狀態(tài)和人體相對靜止躺姿約束的實驗設計下，對35個實驗對象實現(xiàn)了非接觸心電圖監(jiān)測。
“與傳統(tǒng)心電圖相比，非接觸式心電圖實現(xiàn)了時間中位數(shù)精度小于14毫秒、形態(tài)中位數(shù)精度大于90%的監(jiān)測性能。”陳彥說，此外，該方法的監(jiān)測結(jié)果支持對心血管疾病診斷中的關鍵指標——心跳間期的穩(wěn)定監(jiān)測，其誤差在9毫秒以內(nèi)。該指標對心律失常、心肌梗死等疾病具有重要的診斷價值。
陳彥說：“目前我們正在與相關醫(yī)院進行合作，一旦獲得臨床認可，該技術將對心律失常、心肌梗死等疾病的日常監(jiān)測與診斷提供重要的幫助。”
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