顶刊速读:NC: 无线射频信号实现长期心脏活动监测

主要观点总结

本文主要介绍了基于射频信号的感应系统在长期心脏活动监测中的应用。该研究提出了一种非接触式监测心脏活动的系统，能够在大规模门诊环境和长期日常生活场景中实现高精度的实时监测。该研究在心跳异常识别方面展现出与临床级心电图系统相当的性能。文中还对相关研究背景、研究方法、实验结果进行了详细介绍。

关键观点总结

关键观点1: 研究背景

心血管疾病是全球死亡的首要原因，早期发现对于预防至关重要。现有的心电图和Holter监测设备虽然准确，但使用不便。可穿戴设备虽方便但准确性较低，易受环境干扰。

关键观点2: 研究方法

提出一种基于60至64 GHz射频信号的感应系统（RF-HRV）用于长期监测HRV。该系统能够在远场条件下克服呼吸运动带来的大幅干扰，无需任何模型训练。通过识别以前未发现的频率范围的心跳信息，系统能够产生与心率精确对应的频率的明显的心跳模式。

关键观点3: 实验结果

在大规模门诊环境中对6222名参与者进行了评估，以及在长期日常生活场景中进行了评估。系统在门诊和日常场景中分别展示了26.1毫秒和34.1毫秒的中位实时心跳间隔（IBI）误差。在自动识别心跳异常方面，系统展现出与需要12个身体附件电极的临床级ECG系统相当的性能。

关键观点4: 研究意义

该研究提出的RF基HRV感应系统有潜力支持个人化的健康评估，并以长期和精确的健康监测彻底改变医疗预防。通过长期监测，该系统可以帮助个体尽早识别HRV异常，从而及时进行医疗干预。

正文

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0.前言

根据世界卫生组织（WHO）数据， 心血管疾病（CVDs）每年导致约1790万人死亡 ，造成约5550亿美元的经济损失。心血管疾病已成为全球死亡的首要原因，给各国医疗系统带来沉重负担。早期发现是预防心血管疾病的关键，而 长期连续的心脏活动监测 在早期发现中扮演着至关重要的角色。

1.研究简介

1.1 研究背景：

• 心血管疾病是全球死亡的首要原因，早期发现对于预防至关重要。

• 现有的心电图（ECG）和Holter监测设备虽然准确，但因需要身体附加电极而使用不便。

• 可穿戴设备虽然方便，但准确性较低，易受环境干扰。

1.2 研究内容 ：

• 提出了一种基于60至64 GHz射频信号的感应系统（RF-HRV），用于长期监测HRV。

• 该系统能够在远场条件下克服呼吸运动带来的大幅干扰，无需任何模型训练。

• 通过识别以前未发现的频率范围（超过10阶心跳谐波），系统能够在这些频率范围内提取心跳信息，这些范围内心跳信息优于其他运动。

• 利用所谓的“拍频效应”，系统能够产生具有与心率精确对应的频率的明显的心跳模式。

1.3 研究结果：

• 在大规模门诊环境中对6222名参与者进行了评估，以及在长期日常生活场景中进行了评估，包括在两个月内5个不同的随机夜晚和连续21夜期间收集的睡眠数据。

• 系统在门诊和日常场景中分别展示了26.1毫秒和34.1毫秒的中位实时心跳间隔（IBI）误差，与仅从心率频带提取信号的现有系统相比，提高了约十倍。

• 在自动识别心跳异常方面，系统展现出与需要12个身体附件电极的临床级ECG系统相当的性能。

1.4 研究意义：

• 该RF基HRV感应系统有潜力支持积极的自我评估，并以长期和精确的健康监测彻底改变医疗预防。

• 通过长期监测，该系统可以帮助个体尽早识别HRV异常，从而及时进行医疗干预。

1.5 研究方法和评估 ：

• 论文详细描述了数据预处理、系统设计、信号选择、拍频模式提取和HRV估计的方法。

• 使用了实时心跳间隔（RT-IBI）、RMSSD、SDRR和pNN50等指标来评估HRV监测能力。

• 与现有的基于RF的HRV监测方法mmHRV和V2iFi进行了比较，并展示了系统的性能优势。

🚀 【技术亮点】

• 非接触式监测 ：RF-HRV系统通过捕捉心跳引起的微小机械振动，实现非接触式监测。

• 高精度 ：在大规模门诊和日常场景中，RF-HRV系统展示了比现有技术更高的精度，实时心跳间隔（IBI）误差中位数分别为26.1毫秒和34.1毫秒。

• 临床级准确性 ：RF-HRV系统在自动分类心跳异常方面，展现出与需要12个身体附件电极的临床级心电图（ECG）系统相当的性能。

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