- 院外急救告別 “憑感覺”！FMCW 雷達技術讓 CPR 按壓有了 “精準標尺”
- 來源：賽斯維傳感器網 發表于 2025/9/24
“按得再深一點！”“別太用力，小心壓斷肋骨！” 在院外心臟驟停（OHCA）的急救現場，這樣的呼喊常因缺乏客觀標準而顯得蒼白。心肺復蘇（CPR）的按壓深度是決定救治效果的核心指標，但傳統監測方式要么依賴專業設備，要么需要接觸身體，讓多數路人施救時只能 “憑感覺”，導致約 70% 的院外 CPR 深度不達標，錯過最佳救治時機。
近日，韓國西江大學與首爾國立大學醫學院的聯合團隊，在《Sensors》期刊（2025 年第 25 卷第 5947 期）發表研究，推出基于 FMCW 雷達的非接觸式 CPR 深度監測技術。這項技術就像一把 “無形的精準標尺”，無需接觸患者或施救者，就能實時測量按壓深度，為院外急救提供了客觀、可靠的判斷依據。
這項技術的誕生，源于對傳統監測方案痛點的精準破解。此前，臨床上常用的雙加速度傳感器需要固定在患者胸部，通過兩次積分計算位移，但容易積累誤差；智能手機雖能通過內置傳感器監測，卻需夾在施救者手部與患者胸部之間，不僅影響按壓力度，還會因施救者輪換導致數據中斷 —— 院外 CPR 通常需要 2-3 人輪換防疲勞，傳統設備輪換時重新放置的過程，會造成 10-20 秒的監測空白，而這段時間對心臟驟停患者可能至關重要。
FMCW 雷達技術則完全規避了這些問題。研究團隊在實驗中，將雷達分別放置在三個典型位置：患者胸部正上方、身體側面、頭部附近，模擬院外急救中可能的擺放場景。結果顯示，即使雷達不直接對著胸部，也能通過捕捉微多普勒信號實現精準監測。其中，胸部正上方的監測效果最好，深度估計的均方根誤差（RMSE）僅 0.407 厘米；側面和頭部位置的 RMSE 分別為 0.448 厘米、0.489 厘米，均遠低于臨床可接受的誤差范圍。
為了讓雷達 “看懂” 胸部運動，團隊還解決了信號處理的關鍵難題。傳統的信號分析方法，比如短時傅里葉變換（STFT），在處理快速變化的胸部運動時，會出現 “要么看不清楚時間變化，要么看不清楚頻率細節” 的問題，導致運動圖譜模糊。而團隊采用的維格納 - 威利分布（WVD）技術，能同時清晰捕捉時間和頻率的變化，生成的運動圖譜能準確區分按壓的 “下壓” 和 “回彈” 階段，讓后續的 DCNN 模型能精準提取特征。
實驗過程嚴格遵循臨床研究規范，經首爾國立大學醫院倫理委員會批準（IRB 編號：2207-157-1344）。團隊使用 Resusci Anne QCPR 人體模型（模擬成人胸部的彈性和解剖結構），招募 8 名無急救經驗的普通人作為受試者，模擬路人施救場景。受試者需按照 3 種按壓速率（90、100、110 次 / 分鐘）、4 種按壓深度（3、4、5、6 厘米），在 3 種雷達位置下完成 36 組測試，每組持續 30 秒。測試中，通過 SimPad 設備實時顯示參考深度，確保實驗數據的可靠性。
從實驗結果來看，這項技術不僅精度高，還具備極強的 “場景適應性”。當雷達位置從胸部正上方移到側面時，雖然信號強度會有所減弱，但 DCNN 模型能通過學習不同角度的信號特征，自動修正誤差；即使在按壓速率變化時，比如從 90 次 / 分鐘加快到 110 次 / 分鐘，模型的誤差波動也能控制在 0.1 厘米以內，不會像傳統回歸模型那樣出現明顯偏差。
研究團隊表示，這項技術的下一步目標，是推動它與急救體系的深度融合。比如，將雷達模塊集成到急救包、自動體外除顫儀（AED）中，甚至與智能監控攝像頭結合，在公共場所出現心臟驟停事件時，系統能自動識別 CPR 動作并開啟深度監測，通過語音提示指導施救者調整力度。
對于普通大眾而言，這項技術的意義在于，它讓 “專業級的 CPR 監測” 變得觸手可及。未來，隨著技術進一步簡化，或許只需通過手機 APP 就能調用雷達功能，讓每個人在緊急時刻都能自信地開展精準 CPR，為心臟驟停患者多爭取一分生存希望。
Choi, I.; Lee, S.G.W.; Kong, H.-J.; Hong, K.J.; Kim, Y. Estimation of Compression Depth During CPR Using FMCW Radar with Deep Convolutional Neural Network. Sensors 2025, 25, 5947.
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