一套包含同步参考记录的120 GHz毫米波雷达生命体征数据集

为何无接触的心肺监测重要

医院和家庭越来越依赖设备来静静监视我们的心肺状况。然而，许多监测工具仍需将粘性电极贴在皮肤上或在手臂上绑紧袖带，这会打扰睡眠、刺激脆弱皮肤，并使长期跟踪变得不舒适。本文介绍了一个新公开的数据集，可能帮助科学家构建基于雷达的系统，从远处测量生命体征，从而在日常场景中使健康监测更舒适、更具适应性。

聆听身体的新途径

研究者将注意力放在毫米波雷达上，这项技术在汽车安全系统中更为常见，而不是医院环境。雷达无需接触身体，它发射极高频的无线电波，这些波从胸部反射回来并带有反映呼吸与心跳运动的微小变化。通过仔细分析这些回波信号，计算机可以在无需电线、贴片或皮肤光学传感器的情况下推断心肺工作状况。这种无接触方法对新生儿、烧伤患者、处于隔离中的人，或任何需要在家中或车内自由活动时被监测的人尤其具有吸引力。

为未来工具建立清晰的参考

要将概念转化为可靠设备，工程师需要高质量的数据，将雷达观测与可信的医学测量联系起来。团队通过招募24名健康成人（涵盖不同年龄、体型与两性）创建了这样一份资源。在每次实验中，一台自制、工作在约120 GHz的雷达注视胸部的一个小点，同时标准医院设备记录心电图（反映心脏活动）、胸阻抗的呼吸轨迹、指夹脉搏波形以及臂带血压。所有系统都实现了时间同步，以便每一次雷达的波动都与相应的医学信号对齐。

测量如何实施

每位志愿者仰面躺在担架上面对雷达，雷达使用激光指示器对准下胸部以实现精确定位。经过短暂休息让身体稳定后，团队记录了两种主要状态，每种约两分钟。在静息状态下，受试者自然呼吸，雷达和监测设备安静地收集基线数据。在屏气状态下，受试者按简单的模式进行正常呼吸、短暂屏气和恢复。平稳与中断呼吸的混合使数据集更具多样性，捕捉到胸部运动和心脏信号中既平静又受压的模式。

验证雷达确实追踪微小运动

只有在雷达与参考设备在时间和微小运动上达成一致时，数据集才有用。作者通过比较雷达的呼吸模式与医学呼吸轨迹的对齐程度来验证同步性，发现典型的时间差仅为几毫秒。他们还将雷达对准一个由扬声器驱动的简单振动模式以模拟胸部运动。雷达能够追踪亚毫米级位移和快速变化且没有明显失真，表明它可以忠实捕捉慢速呼吸和胸部上更小的与心跳相关的运动。

这对未来健康监测意味着什么

最终，文章并未提出一款成品医疗设备，而是提供了一个详细且公开可用的数据集，供他人探索。通过将高频雷达记录与匹配的医学级信号及清晰的文档相结合，作者为新算法提供了测试平台，这些算法可以将心跳与呼吸分离、滤除身体运动干扰，并更好地解释来自活体的雷达反射。对普通读者而言，可得出的结论是，我们向能够在房间另一端静静守护我们的健康监测设备又迈进了一步，这些设备在提供舒适与灵活性的同时，仍基于谨慎且经过验证的科学。

引用: 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

关键词: 毫米波雷达, 生命体征监测, 无接触感测, 心跳与呼吸信号, 生物医学数据集