同样的无线技术,不仅能用来追踪宠物或定位仓库物品,如今也被用于监测人的呼吸。瑞典查尔姆斯理工大学、萨尔格伦斯卡大学医院以及哥德堡大学的研究人员提出了一种全新的呼吸运动测量方法,专门用于评估肺功能受损患者的呼吸情况。通过使用小巧、外形类似创可贴的标签,可以在医院或家庭环境中,以完全无接触的方式对呼吸进行精细分析。
这项研究以《利用RFID进行局部呼吸运动测量:概念验证与挑战》为题,发表在期刊《IEEE Access》上。
对于患有肺部疾病或接受过胸部相关手术的患者,准确、可靠地评估呼吸功能至关重要。目前常用的检查方法包括标准X光和CT扫描等成像技术,这些检查必须依赖医院的高端设备。除了设备昂贵、资源有限之外,患者在检查过程中还会暴露在电离辐射之下。

为实现更简便、更经济,同时又具备高精度的呼吸测量,查尔姆斯牵头的研究团队测试了一种全新的呼吸功能分析方案。
研究人员证明,射频技术可以用于实现先进的呼吸功能和呼吸运动测量。这类技术已经广泛应用于社会各个领域,从移动通信到利用射频识别(RFID)进行货物追踪等。
“为了验证这个想法,我们在概念验证阶段使用了现成的商用设备。我们对目前得到的结果非常满意,这些结果显示该技术在医疗监测方面具有很大潜力。”查尔姆斯理工大学电气工程系副教授、教学员曾学志表示。

她长期从事射频技术研究,并与萨尔格伦斯卡大学医院和哥德堡大学的研究人员合作,证明这种技术适合用于更为先进的呼吸监测。
类似创可贴的标签记录呼吸运动
实验在萨尔格伦斯卡大学医院的模拟中心进行。研究人员在一具由计算机控制的人体模型胸壁上,贴上了四个类似创可贴的RFID标签,分别放置在不同位置。通过一台便携式读取器发射无线电波,记录这些标签随胸廓起伏产生的运动,并将数据以图表形式显示在监视器上。
在大多数测试中,系统能够分辨出不同测量点之间呼吸运动的细微差异,从而呈现出一幅详细的呼吸功能“地图”。

“医疗领域非常需要灵活、可靠且成本可控的测量方法。这项技术是为术后康复患者或慢性肺病患者提供个性化康复的重要一步。”萨尔格伦斯卡大学医院职业治疗与物理治疗负责人、查尔姆斯兼职教授 Gunilla Kjellby Wendt 说。
她指出,由于RFID设备便携且可在医疗机构和家庭中使用,这将使相关检查更加便捷。
这些小型芯片标签各自拥有唯一的ID,所需能量由读取器通过无线方式提供,因此整个系统无需电池或电缆,测量过程完全无接触。

期望五年内进入临床试验
下一步,研究团队将开发自有原型设备,并在信号处理、系统设计和数据分析功能方面进行针对性优化,以确保设备和方法足够稳健,能够满足临床试验的要求。
“这还需要几年的时间,但我希望我们的原型机能在五年内用于实际患者测试。”曾学志表示。
从更长远的角度看,研究人员希望这一方法能够覆盖更多类型的患者和更广泛的护理场景,并最终实现对肺功能受损患者在家庭环境中的长期监测,以便更早发现病情恶化并及时干预。
“这项技术有望对肺功能受损患者的监测和治疗产生重大影响,尤其是在越来越多的护理工作将转移到患者家中的趋势下。”该研究合著者、哥德堡大学物理治疗教授 Monika Fagevik Olsén 说。