用喇叭来获取心率

还记得《震锋笔记》的第一篇文章讲了一种不直接接触人体来获取心率的方法-心冲击图技术，是利用感受器来探测心脏跳动引起的人体微震动计算出心率的，这种设备还是需要与人体间接接触到，否则无法感知到这种震动。而今天介绍的是用智能扬声器（喇叭）完全不接触身体的方式来获取心率。我们来看看是如何做到的？

将智能扬声器转换为一种短距离主动声纳系统，发出18-22 kHz的声音信号（人一般听不到），并接受从人体反射回来的信号。由于心脏的跳动，会引起回声产生毫米级以下的位移，从来测量出心率并针对规则和不规则节律（RR间期）做出判断。

研究者对健康参与者和住院的心脏病患者进行了一项临床研究，这些患者具有各种结构性和心律失常性心脏疾病，包括房颤、房扑和充血性心力衰竭。该系统为健康参与者计算了R-R间隔，与心电图相比，12280次心跳的平均误差为28µms，相关系数为0.929。在住院的心脏病患者，与心电图相比，5639次心跳的平均误差为30µms，相关系数为0.901。

震锋笔记

这是不是在模仿海豚啊？我们知道海豚能够发出超声波，然后根据反射回来的信号，判断目标的方位，其听觉最灵敏的声波频率高于20kHz。而这一Polar H10传感器系统（Polar Electro，Kempele，芬兰）采用了18-22kHz声音信号传输，成人基本上听不到（部分年轻人可以听见），也不涉及到隐私问题。短时间高频率的暴露也不会影响婴儿的听力。宠物对高达64kHz的超声波敏感度很高，40 kHz左右的声音可能会干扰它们的睡眠，也可引起猫的听觉反射性癫痫发作。但18–30 kHz的声音是否会影响动物还未知，有研究报告称18-22kHz 的信号不会引起狗的反应。

图1、（A）原始主动声纳信号的同相分量中由于呼吸和心跳引起的位移。呼吸运动（蓝色曲线）较强时，心跳（红色圆圈）较弱，信号就不稳定。（B）呼吸频率范围、心率范围和高频噪声的频率域。呼吸信号强度很高，谐波会扩散到心率频率中，仅用过滤的方法无法可靠地提取出心率频率。（C）系统中的不同算法将心脏与呼吸运动分开，从而能提取出单个心跳。

图2、声音波形包括波束成形后的同相和正交分量。由于在波束形成之后仍然存在残留的呼吸运动，心律信号在同相和正交相分量间移动。垂直虚线显示了由分割算法计算的片段，该算法结合了同相和正交相分量的数据。（A）为健康参与者，（B）是心房颤动患者。

还有一种通过面部识别不接触人体来检测心率的技术，但是会涉及到隐私。如果在医院和家庭中越来越多地采用这种智能扬声器，可能为实现非接触式心律监测系统提供了一种潜在的手段。比如用于监测有传染性被隔离的患者，以及皮肤敏感（电极片）的患者和远程医疗环境。

原文

本文转载自其他网站，不代表健康界观点和立场。如有内容和图片的著作权异议，请及时联系我们（邮箱：[email protected]）