智能音箱无接触心跳监测:革命性系统
智能音箱已证明擅长居家监测某些健康问题,含检测心脏骤停、监测婴儿呼吸。现在,音箱可追踪坐在音箱前人每次心跳微小运动。
系统无物理接触监测规律/不规律心跳。发射人耳听不见声音入室,基于声音反射回音箱方式,识别监测单个心跳。因心跳胸表面运动极微小,系统用机器学习帮音箱定位规律/不规律心跳信号。健康参与者和住院心脏病患者测试中,智能音箱检测心跳与标准心跳监测仪高度吻合。
许多人熟悉心率概念,医生更关心心律评估。心率是心跳随时间平均,心律描述心跳模式。心率60次/分可能规律心律——每秒一拍,或不规律心律——心跳随机分布那分钟但平均仍60次/分。
心律失常比其他知名心脏病更常见。心律失常可致中风等严重并发症,但发生高度不可预测难诊断。评估心律关键在于识别单个心跳。本系统搜索心跳始于人坐在智能音箱前1-2英尺。
系统播放连续不可闻声,弹射人体回音箱。基于返回声变化,系统分离人身运动——含呼吸胸廓起伏。
呼吸运动量级比心跳运动大数量级,构成挑战。呼吸信号不规律,难单纯滤除。因智能音箱多麦克风,设计波束成形算法帮音箱找心跳。
团队设计自监督机器学习算法,即时学习而非训练集学习。算法组合所有麦克风信号识别难捕捉心跳信号。
智能音箱检测心跳信号不似传统心跳监测常见波形。研究者用第二算法分段信号为单个心跳,提取称RR间期的心跳间隔时间。
研究者在两组测试原型:26健康参与者、24住院心脏病患者(含房颤、心衰等多样病症)。对比智能音箱RR间期与标准监测仪。健康组近12,300次心跳,智能音箱中位RR间期误差<28毫秒。心脏病患者5,600+次心跳,中位误差<30毫秒。
目前系统用于即时检查。担心心律者可坐智能音箱前获读数。团队望未来版本可睡眠中持续监测心跳——助医生诊断睡眠呼吸暂停等病症。
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