方 震 白忠瑞 陈贤祥 夏 攀 何征岭 赵荣建

①(中国科学院空天信息创新研究院 北京100190)

②(中国科学院大学电子电气与通信工程学院 北京100049)

1 引言

心冲击图(BallistoCardioGram,BCG)是一种无接触式的心脏活动监测手段。它来源于心脏泵血过程中血液流动在人体内部产生的一系列机械冲击力[1]。与心电图(ElectroCatdioGram,ECG)等其他生理信息监测技术相比，BCG避免了电极线和电极贴长时间贴在身上带来的束缚和不适，具有无创、无直接接触和检测方便等优势，十分适用于居家养老、病房等需要长时间监测生理信号的场景。近年来随着传感器和数字信号处理的发展，BCG逐渐受到研究人员的重视，研究表明，BCG可以应用于心率、心率变异性(Heart Rate Variability,HRV)监测[2,3]，也可应用于心脏收缩性以及心输出量变化等心血管功能的评估[4]。

但BCG信号在不同测试条件(如测试设备的安置位置与角度、受试者姿势等)下表现出较大的不一致性[5]，此固有特征在一定程度上限制了分析BCG的形状特征在评估心血管功能方面的应用潜力。相比之下，通过检测逐拍心动周期估计心率或者计算HRV指标，是BCG可行性较高的一种应用路径。

HRV定义为逐次心跳周期差异的变化情况，一般通过分析心电信号中R波间期序列获得。HRV反映了心脏本身窦性心律不齐的程度以及神经体液因素与窦房结之间相互作用的平衡关系。已有的研究表明，HRV是心源性猝死、冠心病、高血压病及慢性心力衰竭等心血管疾病及慢性阻塞性肺疾病、糖尿病等疾病预后的预测因子[6,7]，还能反映出睡眠状况、精神压力状况等多种信息[8,9]。……