基于使用毫米波 (mmWave) 雷达同时进行非接触呼吸和心脏相位跟踪的回顾性4D-CT分类
Jingxuan Zhu1, David Zhang1, Ziyu Shu2
1Department of Radiation Oncology, Washington University in St. Louis, St. Louis, Missouri, USA.
Medical physics
|September 30, 2025
概括
这项研究验证了毫米波雷达在4D-CT扫描期间对呼吸和心脏相位的非接触式监测. 该技术准确地跟踪胸壁运动,为精确的成像提供了传统传感器的方便替代方案.
科学领域:
- 医学成像技术 医学成像技术
- 生物医学工程 生物医学工程
- 医学中的物理学.
背景情况:
- 同时测量呼吸和心脏相位对于4D-CT成像至关重要,特别是对心脏附近的目标.
- 传统方法使用侵入式接触传感器,造成不便和局限性.
- 毫米波 (mmWave) 雷达在4D-CT中为呼吸和心脏周期提供了非接触式监测潜力.
研究的目的:
- 验证毫米波雷达用于非接触式呼吸和心脏相位跟踪.
- 研究毫米波雷达在4D-CT成像中的应用,以实现精确的相位对应.
主要方法:
- 利用60-64 GHz频率调制连续波 (FMCW) 雷达监测健康志愿者的胸壁位移.
- 使用快速富里埃转换 (FFT) 和相解封算法提取呼吸和心脏信号.
- 将毫米波雷达数据与参考呼吸 bellows 和 ECG 传感器数据进行对应分析和 4D-CT 阶段对比.
主要成果:
- 毫米波雷达测量显示与参考设备的高相关性 (呼吸系统的皮尔森系数为0.9437-0.9533,心脏的0.9632-0.9896).
- 使用毫米波信号实现了高精度的4D-CT相位对接,相对误差低 (0.1%为呼吸系统,2.3%为心脏).
- 证明了呼吸和心脏信号的同时准确跟踪,时间偏差最小.
结论:
- 毫米波FMCW雷达提供了一种方便,有效的非接触式解决方案,用于4D-CT中的同时呼吸和心脏相位跟踪.
- 能够实现精确的相位分离,提高医学成像的准确性.
- 消除了对物理接触传感器的需求,为传统方法提供了可行的替代方案.
