中国科大陈彦教授团队突破非接触心脏监测技术

中国科大陈彦教授团队突破非接触心脏监测技术

中国科学技术大学陈彦教授团队近日在非接触心脏活动感知研究领域取得重大突破，成功利用毫米波雷达技术实现高精度的非接触人体心脏活动监测。这项研究成果标志着非接触心脏监测技术迈入新阶段，为心血管疾病的早期预防与长期监测提供了创新方案。相关研究成果日前发表在国际学术期刊《自然·通讯》。

心血管疾病是全球第一大致死疾病，每年约有1790万人因此丧生。在我国，随着老龄化加速，心血管疾病的发病率与致死率均居世界前列。研究表明，许多早发心血管疾病可以通过及时诊断和治疗有效预防。长期连续的心脏活动监测对疾病的发现至关重要。

然而，现有心脏监测技术多采用接触式测量方法，由于舒适性不足、对使用环境敏感等原因，这些方法难以实现长期连续的心脏活动监测，可能导致患者错过心血管疾病诊断和治疗的最佳时期。

近年来，毫米波雷达技术被应用于心脏活动监测，展现出非接触、便捷和高精度的优势。然而，这项技术仍面临呼吸谱泄漏这一重大挑战。由于厘米级的呼吸幅度远大于亚毫米级的心跳幅度，呼吸谐波在心跳频段产生显著的频谱泄漏，导致信干噪比严重下降，限制了利用毫米波雷达进行心脏活动监测的精度。

对此，研究团队通过系统性分析，发现两个重要的物理现象。首先，研究团队观察到呼吸谐波比心跳谐波衰减更快，尤其在高频段，呼吸干扰的影响显著减弱。其次，研究团队发现心跳谐波中存在拍频效应，即高阶心跳谐波叠加会产生与心跳周期一致的拍频特征，其频率等于相邻谐波频率之差。

基于这些发现，研究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，从而有效消除呼吸谐波的干扰。在包括6222名参与者的大规模医院场景和日常生活场景监测中，该监测方法显示出较高的准确性和稳定性，其医学应用价值被充分验证。

据悉，上述研究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。在使用过程中，被测者不需要佩戴电极，也不需要去除衣物，以无感的方式即可完成长期持续心脏活动监测，展现出广阔的临床应用前景。