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非接觸心臟活動高精度監(jiān)測有了新突破 毫米波雷達監(jiān)測或?qū)崿F(xiàn)
2024年12月31日 17:12:02 來源:化工儀器網(wǎng) 作者:小王 點擊量:4564

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)身體各器官的活動及代謝的需求。也正因如此,通過監(jiān)測心臟的工作狀態(tài),可以對身體狀況進行監(jiān)測,及時的發(fā)現(xiàn)病情并進行治療。

  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)身體各器官的活動及代謝的需求。也正因如此,通過監(jiān)測心臟的工作狀態(tài),可以對身體狀況進行監(jiān)測,及時的發(fā)現(xiàn)病情并進行治療。
 
  目前,常用的心臟監(jiān)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(yōu)缺點。像心電圖作為一種相對便宜心臟監(jiān)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(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;再例如心臟彩超,作為無創(chuàng)監(jiān)測,雖然可以清晰地觀察心臟的結(jié)構(gòu)和功能,但是監(jiān)測要求高,像是胸廓畸形、肥胖都會限制其監(jiān)測精度;而冠脈造影雖然可以清晰地觀察冠狀動脈的結(jié)構(gòu)和狹窄程度,但是屬于侵入性檢查,需要進行導(dǎo)管插管,存在一定的風(fēng)險……
 
  非侵入性檢查、實時監(jiān)測、精準(zhǔn)檢測……這一系列的要求在心臟監(jiān)測這一領(lǐng)域似乎是魚和熊掌的關(guān)系,也正因如此,如何非接觸、便捷和高精度的實現(xiàn)心臟活動監(jiān)測成為了該領(lǐng)域的一個重要課題。
 
  而就在近日,中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)(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(shù),實現(xiàn)了高精度的非接觸人體心臟活動監(jiān)測,有望為非接觸心臟監(jiān)測技術(shù)提供新的思路,助力心血管疾病的早期預(yù)防與長期監(jiān)測技術(shù)的發(fā)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(yōu)勢。但在此之前有一個關(guān)鍵問題需要解決——呼吸譜泄漏。這是一種由于呼吸運動產(chǎn)生的頻譜干擾,導(dǎo)致毫米波雷達監(jiān)測心臟活動時,精度受到限制的現(xiàn)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(dǎo)致的。
 
  而研究團隊在系統(tǒng)分析后,發(fā)現(xiàn)兩個重要的物理現(xiàn)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(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。
 
  基于這兩個物理現(xiàn)象,研究團隊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)測精度。并且在6222人作為樣本參與的測試中,這種監(jiān)測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于發(fā)展基于毫米波雷達的心臟活動監(jiān)測設(shè)備提供了重要基礎(chǔ)。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(jiān)測將會出現(xiàn)在我們的生活中,為我們的醫(yī)療帶來積極的影響。
 
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