Набор данных жизненных сигналов миллиметроволнового радара 120 ГГц с синхронизированными эталонными записями

Почему важна бесконтактная проверка сердца и дыхания

Больницы и домашняя среда всё чаще полагаются на устройства, которые тихо контролируют состояние сердца и лёгких. При этом многие средства мониторинга по‑прежнему требуют липких электродов на коже или тесных манжет на руке, что может нарушать сон, раздражать деликатную кожу и делать длительное наблюдение неудобным. В этой статье представлен новый общедоступный набор данных, который может помочь учёным создавать системы на основе радара для измерения жизненных показателей на расстоянии, делая мониторинг здоровья более комфортным и адаптируемым в повседневных условиях.

Новый способ слушать тело

Исследователи сосредоточились на миллиметроволновом радаре — технологии, чаще встречающейся в автомобильных системах безопасности, чем в больничных палатах. Вместо контакта с телом радар посылает чрезвычайно высокочастотные радиоволны, которые отражаются от грудной клетки и возвращаются с крошечными изменениями, соответствующими движениям при дыхании и сердцебиении. Тщательно анализируя эти возвращающиеся сигналы, компьютеры могут выводить информацию о работе сердца и лёгких без проводов, наклеек или оптических датчиков на коже. Такой бесконтактный подход особенно привлекателен для новорождённых, пациентов с ожогами, людей в изоляции или тех, кого нужно контролировать при свободном движении дома или в транспорте.

Создание надёжной эталонной базы для будущих устройств

Чтобы перейти от концепта к надёжным приборам, инженерам нужны качественные данные, связывающие то, что видит радар, с проверенными медицинскими измерениями. Команда создала такой ресурс, набрав 24 здоровых взрослых участников разного возраста, комплекции и обоих полов. Во время каждой сессии кастомный радар, работающий около 120 гигагерц, наблюдал за небольшой точкой на грудной клетке, в то время как стандартное больничное оборудование записывало электрокардиограммы для активности сердца, дыхательные следы по грудной импедансии, пульсовые волны с зажима на пальце и артериальное давление с манжеты на руке. Все системы были синхронизированы по времени, так что каждая «волна» радара совпадает с соответствующим медицинским сигналом.

Как проводились измерения

Каждый доброволец лежал на носилках лицом к радару, который нацеливали на нижнюю часть грудной клетки с помощью лазерных указателей для точного выравнивания. После короткого периода отдыха, чтобы тело успокоилось, команда записывала две основные условия продолжительностью около двух минут каждое. В состоянии покоя испытуемые дышали нормально, пока радар и мониторы тихо собирали базовые данные. В условии апноэ участники следовали простой последовательности: нормальное дыхание, кратковременные задержки дыхания и восстановление. Такое сочетание устойчивого и прерывистого дыхания придало набору данных большую вариативность, захватив как спокойные, так и напряжённые образцы движений грудной клетки и сердечных сигналов.

Проверка того, что радар действительно отслеживает крошечные движения

Набор данных полезен только если радар и эталонные приборы согласованы по времени и чувствительности к мелким движениям. Авторы подтвердили синхронизацию, сравнив, насколько точно паттерн дыхания на радаре совпадает с медицинской дыхательной кривой, обнаружив типичные временные расхождения всего в несколько тысячных долей секунды. Они также направляли радар на динамик, приводимый в движение простыми вибрационными паттернами, имитирующими движение грудной клетки. Радар отслеживал субмиллиметровые перемещения и быстрые изменения без заметных искажений, что указывает на его способность надёжно фиксировать как медленное дыхание, так и гораздо меньшие движения, связанные с сердечной деятельностью.

Что это значит для будущего мониторинга здоровья

В итоге статья не представляет готового медицинского устройства, а описывает детальный, открыто доступный набор данных, предназначенный для дальнейшего изучения. Объединив высокочастотные радиозаписи с сопоставимыми медицинскими сигналами и понятной документацией, авторы предоставляют тестовую базу для новых алгоритмов, которые смогут отделять сердечные от дыхательных сигналов, отфильтровывать движения тела и лучше интерпретировать отражения радара от живых людей. Для неспециалиста итог таков: мы стали на шаг ближе к мониторам здоровья, которые будут тихо наблюдать за нами с расстояния по всей комнате, обеспечивая комфорт и гибкость при условии строгой валидации и научной точности.

Цитирование: Wu, R., Miro, L., Aguasca, A. et al. A dataset of 120 GHz millimeter-wave radar vital signals with synchronized reference recordings. Sci Data 13, 741 (2026). https://doi.org/10.1038/s41597-026-07016-6

Ключевые слова: миллиметроволновый радар, мониторинг жизненных признаков, бесконтактное датирование, сигналы сердца и дыхания, биомедицинский набор данных