14、非接触式心脏监测技术：从心振图到PR间期检测

非接触式心脏监测技术：从心振图到PR间期检测

1. 心振图技术概述

心振图（VCG）是目前唯一能够实现非接触式记录心跳的技术。通过该技术记录的信号，能够提取出呼吸频率、心率以及心率变异性等信息。不仅如此，信号中或许还包含着有关传导阻滞、心脏瓣膜疾病以及其他血流动力学参数的更多信息。

心振图技术的主要优势在于其非接触性，并且能够在任意距离外记录信号。这一特性使得它在救援困难地形中的人员、烧伤患者以及婴儿时具有特殊的重要性。

2. 心振图与心电图的相似性及信号处理

2.1 信号提取与滤波

心振图与心电图（ECG）有许多相似之处。心振图可通过对多普勒振动计信号进行滤波来提取，使用的是线性相位有限长单位冲激响应（FIR）滤波器，通带范围为 0.75Hz ≤ f ≤ 40Hz。如果仅关注心率，该通带范围可以适当缩小。低频成分被抑制是因为它们与呼吸相关，而高频成分则源于心脏瓣膜发出的第一心音（S1）和第二心音（S2）。

2.2 心率估计方法

有四种方法可用于估计心率：
- 零填充快速傅里叶变换（FFT）方法 ：基于快速傅里叶变换，通过零填充来提高频率分辨率。
- 自相关函数（ACF）方法 ：利用自相关函数的特性来估计心率。
- 数据块零交叉计数平均（BZC）方法 ：对数据块中的零交叉点进行计数并求平均。
- 连续零交叉测量（CZC）方法 ：连续测量零交叉点，不进行数据分块处理，有助于减少干扰的影响。