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無創(chuàng)心血管疾病實時智能監(jiān)測與血管健康評估系統(tǒng)

來源：泰然健康網(wǎng) 時間：2024年11月28日 03:09

成果名稱

成果聯(lián)系人

陳小惠

職稱

教授

所在單位

自動化學(xué)院、人工智能學(xué)院

聯(lián)系電話

chenxiaohiu@njupt.edu.cn

技術(shù)成熟度

工程樣機

技術(shù)分類

信息系統(tǒng)

核心專利號

201710020196.4

所屬學(xué)科方向

一級學(xué)科

儀器科學(xué)與技術(shù)

二級學(xué)科

應(yīng)用行業(yè)

大健康人工智能電子信息

項目概況：

本項目主要是選用光電和電極傳感器等嵌入座便器墊自動獲取人體光電容積描記圖（PPG）、心電圖（ECG）和體阻抗值等信息，利用人體建模和擬合校正、先進(jìn)的數(shù)據(jù)處理算法和智能學(xué)習(xí)算法等求得人體的心率、心電、體溫、血氧飽和度、血壓、體脂率等生理參數(shù)，同時進(jìn)行血管老化評估，并構(gòu)建網(wǎng)絡(luò)化監(jiān)測系統(tǒng)，把這些數(shù)據(jù)進(jìn)行顯示、發(fā)送給用戶，或傳遞到專用的云計算平臺。實現(xiàn)心肺慢性疾病人群的無創(chuàng)、網(wǎng)絡(luò)化健康監(jiān)測，尤其適合心肺慢性疾病老年人群。

項目的難點是在不同人體和晃動等情況下，如何獲取高質(zhì)量和優(yōu)質(zhì)的PPG、ECG等信號，并高精度的求取心血管相關(guān)參數(shù)等；研究的重點和關(guān)鍵是利用先進(jìn)的信號處理算法和人工智能技術(shù)，自動進(jìn)行優(yōu)質(zhì)心電波和血容積脈搏波自適應(yīng)判斷和獲取，克服運動偽影干擾和不同體質(zhì)獲取的差異，提高PPG、ECG信號檢測的正確性與可靠性；同時利用智能學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化和校準(zhǔn)不同人體血管腔模型、電阻抗模型與血管評估模型等，進(jìn)一步提高血壓、血氧飽和度和體脂率等參數(shù)檢測精度以及優(yōu)化血管老化評估。

關(guān)鍵技術(shù)：

（1）最優(yōu)PPG和ECG信號提取算法研究

可靠和正確獲取優(yōu)質(zhì)PPG和ECG信號是求取血壓、血氧飽和度等生理參數(shù)的關(guān)鍵。在PPG與ECG信號檢測過程中，一方面人體可能出現(xiàn)晃動等運動偽影干擾，另一方面不同人群的信號檢測模型存在差異，開展自適應(yīng)判斷和尋優(yōu)信號檢測算法研究，求取最優(yōu)PPG和ECG信號。

（2）高精度人體生理參數(shù)智能優(yōu)化算法研究

基于PPG和ECG信號的血壓、血氧飽和度與體脂肪率等參數(shù)的求取，關(guān)鍵是如何提高測量精度，其精度除了依懶于PPG和ECG信號的質(zhì)量之外，還取決對人體血管腔模型建立的準(zhǔn)確性，但不同人體的血管腔模型存在一定差異，需尋求新的算法克服模型差異的影響，結(jié)合個體特征的智能學(xué)習(xí)算法可望修正模型差異，能夠極大的降低個體模型差異對測量精度的影響，提高測量精度。

（3）心血管健康評估算法研究

脈搏波PPG所表現(xiàn)出來的壓力及波形變化是評價人體心血管系統(tǒng)健康狀況的重要參考內(nèi)容，利用先進(jìn)的信號處理算法和人工智能學(xué)習(xí)算法，優(yōu)化提取心血管健康關(guān)聯(lián)的PPG信號特征參數(shù)，進(jìn)一步研究血管健康評估算法和危險等級。

（4）基于人體生理特征信息的身份識別算法研究

生理參數(shù)上傳云平臺必須與個體人對應(yīng)，才能進(jìn)行個體生理參數(shù)的云平臺查詢和分析。生理信息（PPG、ECG）是人體的一種固有的生理信號，不同個體之間的PPG、ECG信號存在著本質(zhì)的差異，具有很好的保密性和唯一性。利用PPG、ECG信號的特征提取，開展基于生理信息的人體身份識別研究，如信號稀疏分解和機器學(xué)習(xí)等算法是較好的方法，自動進(jìn)行身份識別。

（5）無創(chuàng)心血管疾病智能實時監(jiān)測與血管健康評估系統(tǒng)的構(gòu)建

合理選擇生理信息采集裝置（嵌入多個光電傳感器、電極傳感器溫度傳感器等與嵌入式系統(tǒng)），利用云平臺，開展小型化、低功耗、網(wǎng)絡(luò)化的無創(chuàng)心血管性疾病智能實時監(jiān)測與血管健康評估系統(tǒng)的構(gòu)建研發(fā)，并進(jìn)行大數(shù)據(jù)分析等。

應(yīng)用領(lǐng)域和市場前景：

無創(chuàng)心血管疾病智能實時監(jiān)測與血管健康評估系統(tǒng)適用于家庭、醫(yī)院病房、敬老院等場合的應(yīng)用，尤其適合中老年人群，可用于心肺慢性疾病的監(jiān)測、評估和預(yù)警等，應(yīng)用領(lǐng)域非常廣闊，具有非常大的社會效益和經(jīng)濟效益。我國正逐步邁向老齡化社會，心血管疾病發(fā)病率高，本項目可以實現(xiàn)心血管疾病的遠(yuǎn)程監(jiān)測，使用方便，可以很大程度上提高慢性疾病患者的生活質(zhì)量，改善和提高人民的健康水平，實現(xiàn)個人、家庭、醫(yī)療機構(gòu)、社會健康平臺有機地結(jié)合。總之，本項目的實施和推進(jìn)對維護(hù)社會穩(wěn)定以及和諧健康社會的發(fā)展起著重要的作用。

在經(jīng)濟層面，我國僅心血管病人超過3億，按1個家庭1個心血管病人，1個家庭需1個監(jiān)測前端，1臺系統(tǒng)價格2000~3000元計算，市場容量可達(dá)上千億元，本項目成功上市后，預(yù)計可以實現(xiàn)稅收的逐年遞增，對地方財政的增長起到積極的作用。

合作方式（技術(shù)轉(zhuǎn)讓，技術(shù)開發(fā)，技術(shù)服務(wù)，技術(shù)咨詢，技術(shù)入股）：

技術(shù)轉(zhuǎn)讓、技術(shù)開發(fā)、技術(shù)服務(wù)、技術(shù)咨詢、技術(shù)入股

圖片：（1-5張，文件大小不低于1MB，圖片清晰，并標(biāo)注圖片說明）

以智能衛(wèi)生間為技術(shù)實現(xiàn)方式，經(jīng)近10年的深入研究，把多種傳感器嵌入到坐便器墊，成功開發(fā)了體溫、心率、血氧和血壓監(jiān)測的智能坐便器墊樣機產(chǎn)品，并參與了“第二屆中國數(shù)字建設(shè)峰會和2020年國際老博會”新產(chǎn)品展示，得到展會專家的高度評價，被評為展會熱門推薦高科技新產(chǎn)品，收到CCTV9記者采訪，國際先進(jìn)、國內(nèi)領(lǐng)先水平，電信、移動公司等也準(zhǔn)備與我們合作，把該產(chǎn)品作為5G的健康終端，目前正在開展非正常人群試用，獲取多種不同患者的測試數(shù)據(jù)，進(jìn)一步開展新的算法研究，提升系統(tǒng)的測量精度和可靠性。

項目研究成果在第二屆中國數(shù)字峰會上的部分展示圖片如圖1（a）~ (d)所示。

說明:I:E科研廣州易風(fēng)展示圖片微信圖片_20200225160716.jpg