中國科學技術大學(安徽合肥)的研究團隊,開發了一種基於無線射頻(RF)的非侵入式系統,可以長時間準確測量心率變異性(HRV),為心血管監測帶來重大進展。
這套 RF-HRV 系統通過分析 RF 信號,解決了遠場條件下呼吸運動造成的干擾問題。該系統利用信號選擇算法,從多個反射源中識別包含豐富心跳信息的信號。然後,它應用變分模態分解(VMD)算法提取高頻成分,使系統能夠準確捕捉清晰的心跳模式。通過組合相鄰的心跳諧波,系統生成與心率相對應的特定模式,然後用於計算 HRV。
此外,研究人員在 6,222 名參與者的大規模門診環境以及連續多晚睡眠監測的長期日常場景中測試了該系統。這項發表在《自然通訊》上的研究表明,在門診環境中,該系統的實時心跳間期(RT-IBI)誤差中位數為 26.1 毫秒,在日常監測場景中,誤差為 34.1 毫秒,均顯著優於現有僅關注心率頻段信號的系統。該系統在自動檢測心跳異常方面也表現出色,其性能可與臨床級 12 導聯 ECG 系統相媲美。
這項研究的創新之處在於它突破了傳統信號處理方法的限制。通過利用 10 階以上心跳諧波的高頻範圍,該系統有效地隔離了心跳信號,克服了呼吸運動干擾帶來的挑戰。這一突破為毫米波雷達在心臟監測中的應用奠定了堅實的基礎,實現了無需電極和頻繁調整的長期、非侵入性監測。這一進展有望為心血管保健提供更舒適、更實用的解決方案。