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中國科大實(shí)現(xiàn)重大突破！

日期:2022-12-09

不需佩戴電極、除去衣物，就可以“無感”完成心電圖檢測……12月2日，記者從中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)獲悉，近日，該校在無線人體感知研究中取得重要進(jìn)展，實(shí)現(xiàn)了基于毫米波雷達(dá)的非接觸人體心電圖實(shí)時(shí)監(jiān)測，突破了百余年來心電圖僅能通過接觸式傳感器獲取的局限。

毫米波非接觸心電圖實(shí)時(shí)監(jiān)測

心電圖監(jiān)測一直被視為臨床診斷心血管疾病的“金標(biāo)準(zhǔn)”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(jià)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(dòng)變化，導(dǎo)致不適的用戶體驗(yàn)。日常生活中的長時(shí)間連續(xù)心電圖監(jiān)測也往往難以實(shí)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。為此，中國科大吳曼青團(tuán)隊(duì)聚焦于當(dāng)前公共健康領(lǐng)域的痛點(diǎn)問題，研究非接觸心電圖監(jiān)測技術(shù)以突破傳統(tǒng)心電圖監(jiān)測接觸式測量的應(yīng)用瓶頸。

研發(fā)過程中，吳曼青院士團(tuán)隊(duì)陳彥教授、孫啟彬研究員等人利用心臟電活動(dòng)與機(jī)械活動(dòng)是心臟活動(dòng)同源不同表征的特性，使用毫米波雷達(dá)以非接觸形式測量體表的心臟機(jī)械活動(dòng)，提取四維心臟機(jī)械活動(dòng)信號(hào)。隨后利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模心臟機(jī)械活動(dòng)與電活動(dòng)之間的非線性映射關(guān)系，通過數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的方式求解該域轉(zhuǎn)換問題，并最終還原出心電波形。

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(duì)靜止躺姿約束的實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下，對(duì)35個(gè)實(shí)驗(yàn)對(duì)象實(shí)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(shí)現(xiàn)了時(shí)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(duì)心血管疾病診斷中的關(guān)鍵指標(biāo)——心跳間期的穩(wěn)定監(jiān)測，其誤差在9毫秒以內(nèi)。

“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。”陳彥介紹，目前團(tuán)隊(duì)正在與相關(guān)醫(yī)院進(jìn)行合作，一旦獲得臨床認(rèn)可，該技術(shù)將對(duì)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。

合報(bào)科學(xué)+融媒體工作室合報(bào)全媒體記者：劉暢司晨

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