中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)陳彥教授團(tuán)隊(duì)在非接觸式房顫監(jiān)測領(lǐng)域取得突破性進(jìn)展。研究團(tuán)隊(duì)基于心臟電-機(jī)械耦合機(jī)制，利用毫米波雷達(dá)感知技術(shù)，首次實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模人群的非接觸式高精度房顫診斷。相關(guān)研究成果以《Atrial Fibrillation Detection via Contactless Radio Monitoring and Knowledge Transfer》為題，于5月20日在《自然·通訊》發(fā)表。

圖1：非接觸房顫監(jiān)測系統(tǒng)

房顫是最常見的心律失常疾病之一，不僅會(huì)引發(fā)顯著的臨床癥狀，還嚴(yán)重威脅患者生命健康。近年來，其全球發(fā)病率呈現(xiàn)快速上升趨勢。在亞太地區(qū)，2023年房顫患者人數(shù)已達(dá)約8000萬，而中國是該地區(qū)患者數(shù)量最多的國家。最新研究顯示，我國成年人群的房顫總體患病率為1.6%。房顫具有漸進(jìn)性發(fā)展的特點(diǎn)，其病程可從偶發(fā)性房顫逐漸進(jìn)展為持續(xù)性房顫，最終發(fā)展為難治性永久性房顫。這一特點(diǎn)決定了早期診斷與及時(shí)干預(yù)的關(guān)鍵作用，對(duì)延緩疾病進(jìn)展、預(yù)防卒中及心力衰竭等嚴(yán)重并發(fā)癥具有重要意義。

心電圖（ECG）是房顫診斷金標(biāo)準(zhǔn)，但房顫常呈無癥狀間歇性發(fā)作（尤其在早期階段）。傳統(tǒng)心電圖檢測僅持續(xù)10秒至數(shù)分鐘，往往在并發(fā)癥出現(xiàn)后方能確診，錯(cuò)過最佳治療時(shí)機(jī)。動(dòng)態(tài)心電圖等可穿戴技術(shù)為持續(xù)監(jiān)測提供新途徑，但其接觸式檢測特性導(dǎo)致使用不便，難以在無癥狀初期長期應(yīng)用。因此，如何在首例并發(fā)癥發(fā)生前實(shí)現(xiàn)早期診斷，仍是臨床面臨的重大挑戰(zhàn)。

房顫發(fā)生時(shí)，心臟電脈沖的有序傳導(dǎo)遭到破壞，紊亂的電信號(hào)在心房內(nèi)無序傳播導(dǎo)致節(jié)律失調(diào)。這種電生理紊亂會(huì)引發(fā)異常的機(jī)械運(yùn)動(dòng)，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)胸壁位移形成體表機(jī)械波動(dòng)，該現(xiàn)象可被毫米波雷達(dá)檢測。這為通過體表機(jī)械運(yùn)動(dòng)分析診斷房顫提供了新思路。然而，相較于已有百年積累的心電圖診斷體系，機(jī)械運(yùn)動(dòng)的病理學(xué)解讀超出了傳統(tǒng)醫(yī)學(xué)認(rèn)知的范疇。針對(duì)這一挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)提出基于知識(shí)遷移的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)，創(chuàng)新性地建立了心臟電活動(dòng)與機(jī)械運(yùn)動(dòng)模態(tài)的關(guān)聯(lián)映射，利用經(jīng)過百年驗(yàn)證的ECG信號(hào)特征來輔助神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)識(shí)別房顫特有的異常機(jī)械波動(dòng)（圖1a）。該系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了非接觸、免操作、無需穿戴設(shè)備的檢測方式，在大型臨床驗(yàn)證中達(dá)到了接近心電圖診斷的檢測性能。

圖2：監(jiān)測系統(tǒng)的應(yīng)用場景和部分結(jié)果展示

該系統(tǒng)在6,258例受試者中進(jìn)行了測試，檢測靈敏度達(dá)0.844，特異度達(dá)0.995。在對(duì)27例房顫發(fā)作高風(fēng)險(xiǎn)受試者的日常主動(dòng)監(jiān)測中，系統(tǒng)成功在臨床確診前識(shí)別出2例房顫患者（圖 2）。此外，該系統(tǒng)還能靈敏識(shí)別射頻消融手術(shù)前后房顫發(fā)作的動(dòng)態(tài)變化。

這一優(yōu)異性能源于兩項(xiàng)核心技術(shù)突破：1.研究團(tuán)隊(duì)針對(duì)心臟機(jī)械信號(hào)提取任務(wù)，開發(fā)了專用的雷達(dá)信號(hào)處理算法，可高精度捕獲毫米級(jí)心臟機(jī)械運(yùn)動(dòng)；2.通過知識(shí)遷移技術(shù)與心臟電-機(jī)械耦合機(jī)制，利用現(xiàn)有大規(guī)模心電數(shù)據(jù)庫中的診斷知識(shí)，訓(xùn)練AI模型精準(zhǔn)識(shí)別房顫特有的機(jī)械運(yùn)動(dòng)模式。

如圖 1b 所示，該系統(tǒng)旨在實(shí)現(xiàn)完全無接觸、無操作的主動(dòng)房顫監(jiān)測，可自然融入睡眠或工作等日常生活場景，并支持從健康狀態(tài)到房顫全病程的終身監(jiān)測。研究結(jié)果表明，該技術(shù)有望推動(dòng)現(xiàn)有房顫診療流程向個(gè)性化、主動(dòng)化管理策略轉(zhuǎn)型，從而實(shí)現(xiàn)更高效的心血管健康管理。

中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院博士生袁雨琴，博士后陳金波為文章的共同第一作者；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院教授、附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科特聘教授陳彥為文章的通訊作者；中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科馬禮坤教授、中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)孫啟彬特任研究員、胡洋副教授、張東恒特任副研究員、盧智特任副研究員、博士生耿瑞旭、龔漢欽、徐貴鑫、濮玉、中科知奇張冬等為文章的共同作者；學(xué)校賦權(quán)企業(yè)合肥中科知奇信息科技有限公司為文章合作單位。相關(guān)工作得到了國家自然科學(xué)基金委、科技部、安徽省和中國科學(xué)技術(shù)大學(xué)的經(jīng)費(fèi)資助。

論文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-025-59482-y

（網(wǎng)絡(luò)空間安全學(xué)院、附屬第一醫(yī)院心內(nèi)科、科研部）

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