- 王大鹏;韩柄添;张晓航;刘腾;孟垂舟;郭士杰;
为提升虚拟现实系统对于触觉感知的准确性和稳定性，提出一种基于多传感器信息融合的手部触觉感知穿戴式电子手套和一个虚拟现实系统。在穿戴式电子手套每根手指的背部布置柔性弯曲传感器（Flex）采集手指弯曲度信息，并在指尖布置力敏电阻器（FSR）实现触觉感知；传感器通过阻抗分压电路与电路板形成电性连接，经过模数转换（ADC）转换为数字信号；收集的传感器信号经过数字低通滤波电路后，通过串口通讯发送至开发的虚拟现实软件，并通过识别不同手势及物体抓握实验来验证系统的可行性。结果表明：该系统的触觉感知信号采集速率高达50 Hz；对于26个字母手势的模式识别准确率高达85.31%；物体抓握实验进一步验证了该系统对于手指捏持力度的精确反馈能力。
2025年04期 v.44;No.223 1-6页 [查看摘要][在线阅读][下载 353K] [下载次数：108 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 王慧泉;赵伟标;孟庆凯;马建新;童朝晖;曹志新;
为实现慢性阻塞性肺疾病急性加重（AECOPD）事件的早期预测，搭建基于远程呼吸机的患者呼吸波形监测系统，收集记录29名发生疾病加重事件的患者和29名处于疾病稳定期的患者所用呼吸机的日常参数，从呼吸波形中提取能够反映患者呼吸节律的特征参数，利用多天数的特征参数构成特征时间序列，建立多个疾病加重预测模型，并利用与患者住院日期间隔不同天数的特征时间序列对预测模型进行评估。结果表明：随着预测窗口的增加，模型对疾病加重事件的预测效果先上升后下降，模型的有效预测时间窗口为3～4 d，在3～4 d后，模型操作特性曲线（ROC）下的面积值（AUC值）不再有统计学意义；通过采用特征时间序列，该模型可以在疾病加重早期做出预测，为疾病的防治提供更多的干预机会。
2025年04期 v.44;No.223 7-12页 [查看摘要][在线阅读][下载 226K] [下载次数：83 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 赵喆;赵鑫浩;郭宇;徐佳盟;耿雪荞;
为实现基于无创生理参数的重症患者死亡事件动态预警，从eICU合作研究数据库中提取了4 738名成年患者的30个参数，经过独热编码、采样率一致性处理和数据插补等预处理后，作为LigthGBM模型输入并训练模型；在学习窗口与预测窗口之间加入前瞻窗口，为医生决策提供宝贵时间，并采用10折交叉验证方法优化模型参数，以构建最佳死亡事件动态预警模型。研究结果表明：所构建模型预测准确率为0.852,ROC曲线下的面积为0.875；该模型预测性能与学习窗口呈正相关，与前瞻窗口呈负相关；基于连续无创参数的死亡事件动态预警模型可实现对重症患者死亡事件的及时发现，避免了传统方法对实验室参数的依赖，为患者救治策略的制定争取了宝贵的前瞻时间，大大提高了医务人员的工作效率和患者的救治效果。
2025年04期 v.44;No.223 13-18页 [查看摘要][在线阅读][下载 300K] [下载次数：16 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 李秀艳;赵天晨;王琦;韩晶;
针对医学诊断成像和监测领域中运动目标在三维空间中的实时跟踪问题，基于电阻抗断层成像（EIT）技术，提出了一种矩阵分解的三维重建算法（3D-LS），通过同时考虑时间连续性和空间结构信息，有效分离三维电阻抗图像中的动态分量和背景分量。以小球运动为例，采用多线电极构建三维动态EIT模型并进行仿真和实验验证。结果表明：3D-LS算法重建的图像具有更好的三维结构连续性和更均匀的电导率分布；与传统成像算法相比，在小球沿X轴运动案例仿真中，仿真重建图像相对误差（RE）平均降低了28.9%，结构相似度（SSIM）平均提高了22.4%，在沿Y轴运动案例中，仿真重建图像RE平均降低了36.9%,SSIM平均提高了44.0%；实验重建图像RE平均降低了19.9%,SSIM平均提高了23.2%。仿真和实验结果均证实了该方法在三维动态EIT重建领域具有重要的应用价值。
2025年04期 v.44;No.223 19-27页 [查看摘要][在线阅读][下载 469K] [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 田会娟;张亚静;钱胜;黄玉彬;栾晨光;
针对基于非接触式的心率检测方法受光照变化干扰难以准确估计心率的问题，提出一种抑制光照变化的远程心率估计方法。首先采用YCbCr颜色空间的肤色模型，并建立皮肤掩膜，将该皮肤掩膜与原图像相乘提取面部肤色图，可以从复杂背景中过滤掉大部分非肤色区域，得到稳定的面部感兴趣区域（region of interest,ROI）肤色图像，减轻面部运动伪影干扰。其次，为抑制光照变化影响，将该区域的RGB颜色空间转换到LAB和YCbCr颜色空间，选取描述血容量变化的G、A、Cr 3种颜色信号，并将这3种颜色信号采用改进的完全自适应噪声集合经验模态分解方法（ICEEMDAN）进行去噪，并使用主成分分析（PCA）分离出与血容量变化相关的脉搏波信号。最后，对该脉搏波信号进行快速傅里叶变换（FFT），根据0.7～3.0 Hz频段内最高峰值所对应的频率来估计心率。实验结果表明：该方法在不同光照条件下正常眨眼时计算出的心率与同时用指夹式脉搏血氧仪测出的心率之间的相关系数为0.982 3,Bland-Altman统计上下限分别为3.178 8次/min和-1.880 5次/min，证实了使用多色彩空间从面部视频进行准确和可靠的心率监测的潜力。
2025年04期 v.44;No.223 28-35页 [查看摘要][在线阅读][下载 388K] [下载次数：48 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 刘星;冯晨旸;师云龙;唐元冰;
为系统评估集成了柔性电极的针织运动紧身衣的压力舒适性，选取市售6款L号男式针织运动紧身衣作为实验样本，通过结合客观压力测试与主观舒适度评价，对静态直立、静坐伏案、扩胸运动和左右转体等典型运动姿态下的服装压力特征进行了量化分析。基于灰色近优分析法构建综合评价模型，分析了服装压力分布与运动舒适性的耦合机制。实验结果表明：不同款式服装在6种运动状态下的压力舒适性呈现显著差异。其中，样衣Z4与Z6采用高回弹纤维混纺面料、插肩袖结构及腰部分割设计，在运动过程中调节压力分布（CV值分别为0.195和0.204），显著优于其他样款（CV值均大于0.400），为智能服装中兼顾数据采集稳定性与穿戴舒适性的电极集成系统设计提供了实验依据。
2025年04期 v.44;No.223 36-43页 [查看摘要][在线阅读][下载 489K] [下载次数：85 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 张欣;马帅;欧宗锟;彭成;韦然;
针对养老护理人员疲劳评估中主观量表法的局限性，提出基于心率变异性（HRV）与机器学习的养老护理人员疲劳分类方法。通过可穿戴设备采集78名护理人员736 h心电信号，使用巴特沃斯滤波与Pan-Tompkins算法进行预处理，系统提取了心率变异性的时域、频域及非线性域共42个特征参数，并采用皮尔逊相关系数法筛选18个关键特征，构建基于XGBoost的疲劳分类模型。结果表明：通过特征降维显著提升了模型性能，分类准确率从0.78提升至0.91，其中重度疲劳分类准确率达到0.99；与SVM、KNN等传统模型相比，XGBoost在特征精简后展现出最优的非线性拟合能力；2 min短时窗心电数据的分类性能最优，准确率达0.91，显著优于4～10 min心电数据准确率（0.61～0.69）。该方法实现了护理疲劳的高效精准监测，为预防职业性心脑血管疾病及优化养老服务管理提供了可穿戴智能技术支持。
2025年04期 v.44;No.223 44-51页 [查看摘要][在线阅读][下载 511K] [下载次数：204 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ] - 常宁;肖云瀚;万帅;胡鑫;张少帆;崔玉婷;耿家先;
为了评估基于心率变异性（HRV）的可穿戴设备在高水平运动员睡眠监测中的可行性，设计Firstbeat监控系统与多导睡眠监测（PSG）的对比实验。选取30名高水平运动员连续2晚同步佩戴Firstbeat Bodyguard 3和PSG记录仪，收集60晚睡眠数据，比较清醒期、浅睡眠、慢波睡眠（SWS）和快速眼动睡眠（REM）的分期结果，比较2种方法在睡眠阶段分期中的差异。结果表明：Firstbeat与PSG在所有睡眠阶段时长监测中均无显著差异（p > 0.05）；在清醒期特异性达0.87，敏感性0.93，准确性0.90;SWS阶段特异性0.91，敏感性0.78，准确性0.83;REM阶段特异性0.8，敏感性0.6，准确性0.84；混淆矩阵显示各阶段准确率分别为清醒76.6%、浅睡眠67.2%、SWS 70.6%、REM 58.4%；说明该系统可有效监测清醒期和SWS，为运动员睡眠评估提供了可行的替代方案。
2025年04期 v.44;No.223 52-59页 [查看摘要][在线阅读][下载 299K] [下载次数：227 ] |[网刊下载次数：0 ] |[引用频次：0 ] |[阅读次数：0 ]