В Китае ученые добились бесконтактного мониторинга электрокардиограммы

Группа ученых под руководством профессора Чен Яна и исследователя Сунь Цибиня из Университета науки и технологий Китая (USTC) добилась бесконтактного мониторинга электрокардиограммы (ЭКГ) с помощью радиолокационной системы миллиметрового диапазона. Их работа была опубликована в IEEE Transactions on Mobile Computing и опубликована IEEE Spectrum.

Хронические и сердечно-сосудистые заболевания (ССЗ) ежегодно уносят жизни около 18,6 млн человек. Было доказано, что непрерывный мониторинг ЭКГ имеет решающее значение для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний и, таким образом, широко используется для ранней диагностики и последующего лечения сердечно-сосудистых заболеваний.

Однако текущий мониторинг ЭКГ требует электродов. Поэтому внедрение длительного непрерывного ЭКГ-мониторинга в повседневную жизнь затруднено, что приводит к выпадению преходящих патологических ЭКГ-состояний и задержкам в диагностике ССЗ.

Чтобы решить эту проблему, команда разработала радар миллиметрового диапазона для измерения механической активности сердца, а не электрической активности. Сначала они просканировали сердце с помощью радара миллиметрового диапазона, а затем отфильтровали отражения, чтобы извлечь 4D-сигналы движения сердца, используя ряд алгоритмов обработки сигналов. Наконец, нейронная сеть, управляемая данными, была применена для моделирования нелинейных взаимосвязей между механической и электрической проводимостью сердца и решения проблемы преобразования домена, а затем восстановления ЭКГ.

В этом исследовании команда провела 200 экспериментальных испытаний с 35 участниками в четырех различных физиологических состояниях, чтобы имитировать повседневные условия. Радар располагался на высоте 0,5 метра над туловищем, что предотвращало любое раздражение кожи или любой другой дискомфорт от прямого контакта с кожей.

Команда достигла средней ошибки синхронизации менее 14 миллисекунд и средней точности морфологии выше, чем у более чем 90% традиционных методов ЭКГ. Этот новый метод также достиг 90-процентной ошибки 9 мс для интервала R-R, что является золотым стандартом для диагностики сердечной аритмии, что еще раз подтверждает его медицинскую ценность.

Работа представляет собой новый метод мониторинга ЭКГ, демонстрирует огромный потенциал для диагностики сердечно-сосудистых заболеваний и может вдохновить будущие медицинские приложения на основе неинтрузивных и более надежных систем.