中國科大實(shí)現(xiàn)非接觸心電圖實(shí)時監(jiān)測：不用脫衣佩戴電極

　　來自中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)官網(wǎng)消息，該校吳曼青院士團(tuán)隊(duì)陳彥教授、孫啟彬研究員等人實(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。

　　相關(guān)研究成果以“Contactless Electrocardiogram Monitoring with Millimeter Wave Radar”為題發(fā)表于《IEEE Transactions on Mobile Computing》，并于11月28日被IEEE(國際電氣與電子工程師協(xié)會)旗艦出版物IEEE Spectrum特別報道。

　　毫米波非接觸心電圖實(shí)時監(jiān)測

　　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。心電圖(ECG)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值。

　　然而，自發(fā)明一百多年來至今，ECG的工作原理是通過接觸皮膚的電極捕捉反映心臟狀態(tài)的電活動變化，要求利用貼身電極測量體表的電活動變化，導(dǎo)致不適的用戶體驗(yàn)。

　　非接觸心電圖監(jiān)測系統(tǒng)工作原理

　　陳彥教授等人利用心臟電活動與機(jī)械活動是心臟活動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，提取四維心臟機(jī)械活動信號。隨后利用深度神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)模型建模心臟機(jī)械活動與電活動之間的非線性映射關(guān)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ECG波形。

　　該方法在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(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)下，對35個實(shí)驗(yàn)對象實(shí)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%的非接觸ECG監(jiān)測性能。

　　該方法的監(jiān)測結(jié)果還支持對臨床心律紊亂診斷過程中的關(guān)鍵指標(biāo)：R-R間隔的穩(wěn)定監(jiān)測，其百分之九十誤差均在9毫秒以內(nèi)，進(jìn)一步驗(yàn)證了該方法的醫(yī)學(xué)價值。

　　系統(tǒng)的時間和形態(tài)精度性能分析以及在不同心率狀態(tài)下的監(jiān)測結(jié)果對比

　　該研究突破了無線信號在人體感知任務(wù)中的物理感知極限，提供了一種非接觸ECG監(jiān)測方法。在使用過程中，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ECG監(jiān)測，具有極高的臨床價值。

　　IEEE TMC文章鏈接：https://ieeexplore.ieee.org/document/9919401/

　　IEEE SPECTRUM新聞鏈接：https://spectrum.ieee.org/contactless-ecg