非接觸心臟活動高精度監測有了新突破毫米波雷達監測或將實現

2024年12月31日 17:12:02來源：化工儀器網作者：小王點擊：1598

　　心臟是人體生命依存的中心，是血液循環系統的中樞，不斷的輸送血液供應身體各器官的活動及代謝的需求。也正因如此，通過監測心臟的工作狀態，可以對身體狀況進行監測，及時的發現病情并進行治療。

　　目前，常用的心臟監測手段有心電圖、心臟彩超、心臟核磁共振、冠脈造影、血液檢查等，這些方法使用的原理不同，適用的場景也不盡相同，并且存在各自的優缺點。像心電圖作為一種相對便宜心臟監測方法，一般用于快速篩查心臟疾病，并且檢測管過程不會傷害到患者，但是無法直接觀察心臟的結構和功能，并且例如心肌病、瓣膜病等疾病并不能準確診斷出來；再例如心臟彩超，作為無創監測，雖然可以清晰地觀察心臟的結構和功能，但是監測要求高，像是胸廓畸形、肥胖都會限制其監測精度；而冠脈造影雖然可以清晰地觀察冠狀動脈的結構和狹窄程度，但是屬于侵入性檢查，需要進行導管插管，存在一定的風險……

　　非侵入性檢查、實時監測、精準檢測……這一系列的要求在心臟監測這一領域似乎是魚和熊掌的關系，也正因如此，如何非接觸、便捷和高精度的實現心臟活動監測成為了該領域的一個重要課題。

　　而就在近日，中國科學技術大學(以下簡稱：中國科大)陳彥教授團隊成功利用毫米波雷達技術，實現了高精度的非接觸人體心臟活動監測，有望為非接觸心臟監測技術提供新的思路，助力心血管疾病的早期預防與長期監測技術的發展。

　　毫米波是指波長為1~10毫米的電磁波，它位于微波與遠紅外波相交疊的波長范圍，兼有兩種波譜的特點，而這些特點在非接觸心臟活動檢測上同樣具備優勢。但在此之前有一個關鍵問題需要解決——呼吸譜泄漏。這是一種由于呼吸運動產生的頻譜干擾，導致毫米波雷達監測心臟活動時，精度受到限制的現象。進一步說是厘米級的呼吸幅度遠大于亞毫米級的心跳幅度導致的。

　　而研究團隊在系統分析后，發現兩個重要的物理現象，為解決這一問題提供了可能。研究團隊觀察到呼吸諧波比心跳諧波衰減更快，尤其在高頻段，呼吸干擾的影響顯著減弱；同時還發現心跳諧波中存在拍頻效應，即高階心跳諧波疊加會產生與心跳周期一致的拍頻特征，其頻率等于相鄰諧波頻率之差。

　　基于這兩個物理現象，研究團隊將心跳特征提取頻段從基頻轉移到高階諧波頻段，有效地消除了呼吸諧波的干擾從而提升了監測精度。并且在6222人作為樣本參與的測試中，這種監測方法顯示出較高的準確性和穩定性。這也使得這一方法對于發展基于毫米波雷達的心臟活動監測設備提供了重要基礎。相信隨著研究的進一步推進，無接觸非侵入的心臟活動高精度監測將會出現在我們的生活中，為我們的醫療帶來積極的影響。

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