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非接觸心臟活動(dòng)高精度監(jiān)測(cè)有了新突破 毫米波雷達(dá)監(jiān)測(cè)或?qū)?shí)現(xiàn)
2024年12月31日 17:12:02
來(lái)源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：4487
心臟是人體生命依存的中心，是血液循環(huán)系統(tǒng)的中樞，不斷的輸送血液供應(yīng)身體各器官的活動(dòng)及代謝的需求。也正因如此，通過(guò)監(jiān)測(cè)心臟的工作狀態(tài)，可以對(duì)身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)病情并進(jìn)行治療。
心臟是人體生命依存的中心，是血液循環(huán)系統(tǒng)的中樞，不斷的輸送血液供應(yīng)身體各器官的活動(dòng)及代謝的需求。也正因如此，通過(guò)監(jiān)測(cè)心臟的工作狀態(tài)，可以對(duì)身體狀況進(jìn)行監(jiān)測(cè)，及時(shí)的發(fā)現(xiàn)病情并進(jìn)行治療。
目前，常用的心臟監(jiān)測(cè)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(chǎng)景也不盡相同，并且存在各自的優(yōu)缺點(diǎn)。像心電圖作為一種相對(duì)便宜心臟監(jiān)測(cè)方法，一般用于快速篩查心臟疾病，并且檢測(cè)管過(guò)程不會(huì)傷害到患者，但是無(wú)法直接觀察心臟的結(jié)構(gòu)和功能，并且例如心肌病、瓣膜病等疾病并不能準(zhǔn)確診斷出來(lái)；再例如心臟彩超，作為無(wú)創(chuàng)監(jiān)測(cè)，雖然可以清晰地觀察心臟的結(jié)構(gòu)和功能，但是監(jiān)測(cè)要求高，像是胸廓畸形、肥胖都會(huì)限制其監(jiān)測(cè)精度；而冠脈造影雖然可以清晰地觀察冠狀動(dòng)脈的結(jié)構(gòu)和狹窄程度，但是屬于侵入性檢查，需要進(jìn)行導(dǎo)管插管，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)……
非侵入性檢查、實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)、精準(zhǔn)檢測(cè)……這一系列的要求在心臟監(jiān)測(cè)這一領(lǐng)域似乎是魚和熊掌的關(guān)系，也正因如此，如何非接觸、便捷和高精度的實(shí)現(xiàn)心臟活動(dòng)監(jiān)測(cè)成為了該領(lǐng)域的一個(gè)重要課題。
而就在近日，中國(guó)科學(xué)技術(shù)大學(xué)(以下簡(jiǎn)稱：中國(guó)科大)陳彥教授團(tuán)隊(duì)成功利用毫米波雷達(dá)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了高精度的非接觸人體心臟活動(dòng)監(jiān)測(cè)，有望為非接觸心臟監(jiān)測(cè)技術(shù)提供新的思路，助力心血管疾病的早期預(yù)防與長(zhǎng)期監(jiān)測(cè)技術(shù)的發(fā)展。
毫米波是指波長(zhǎng)為1~10毫米的電磁波，它位于微波與遠(yuǎn)紅外波相交疊的波長(zhǎng)范圍，兼有兩種波譜的特點(diǎn)，而這些特點(diǎn)在非接觸心臟活動(dòng)檢測(cè)上同樣具備優(yōu)勢(shì)。但在此之前有一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題需要解決——呼吸譜泄漏。這是一種由于呼吸運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的頻譜干擾，導(dǎo)致毫米波雷達(dá)監(jiān)測(cè)心臟活動(dòng)時(shí)，精度受到限制的現(xiàn)象。進(jìn)一步說(shuō)是厘米級(jí)的呼吸幅度遠(yuǎn)大于亞毫米級(jí)的心跳幅度導(dǎo)致的。
而研究團(tuán)隊(duì)在系統(tǒng)分析后，發(fā)現(xiàn)兩個(gè)重要的物理現(xiàn)象，為解決這一問(wèn)題提供了可能。研究團(tuán)隊(duì)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(shí)還發(fā)現(xiàn)心跳諧波中存在拍頻效應(yīng)，即高階心跳諧波疊加會(huì)產(chǎn)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(gè)物理現(xiàn)象，研究團(tuán)隊(duì)將心跳特征提取頻段從基頻轉(zhuǎn)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(jiān)測(cè)精度。并且在6222人作為樣本參與的測(cè)試中，這種監(jiān)測(cè)方法顯示出較高的準(zhǔn)確性和穩(wěn)定性。這也使得這一方法對(duì)于發(fā)展基于毫米波雷達(dá)的心臟活動(dòng)監(jiān)測(cè)設(shè)備提供了重要基礎(chǔ)。相信隨著研究的進(jìn)一步推進(jìn)，無(wú)接觸非侵入的心臟活動(dòng)高精度監(jiān)測(cè)將會(huì)出現(xiàn)在我們的生活中，為我們的醫(yī)療帶來(lái)積極的影響。
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