人的心脏一生要跳动20多亿次，每一次的跳动中都暗自释放出大量信号，关于我们的健康状态、生活方式，甚至是情绪状态及心脏疾病的早期发病等信息。
其中，心率变异性（HRV）指的是逐次心跳周期差异的变化情况，含有神经体液因素对心血管系统调节的信息，能够量化反映心脏自主神经系统的活动性、均衡性，以及对相关病理状态的评估。
光电容积描记技术（photoplethysmography,PPG）和心电图技术（Electrocardiography, ECG）是目前两种主要的针对心率变异性指标的生物医学检测技术。这两者都能获取心脏的心率变异性信号，但其原理不同：ECG主要通过探测心脏的电信号来工作，而PPG则是通过探测血液容积变化产生的光电信号来监测。
“PPG信号经过滤波放大、模数转换等一系列处理后可直接显示、记录、运算和分析，其中包含有丰富的血流动力学和微循环信息，在形态因素多样性和生物特征多样性方面表现更为突出，是研究人体心血管功能和循环系统病理生理机制的重要信息来源。并且相较于ECG而言，PPG也以其简便、便携和实时监测的优势，在医疗健康领域中受到越来越多的应用重视。”脑创中心合作伙伴隽智医疗CEO林凯伦在接受动脉网采访时说到。
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检测+校验，双维度提高心率变异性准确性
隽智医疗是一家专注于生物医学工程技术创新、生物信息基础研究、医疗电子系统研发与智慧医疗应用拓展的创新型医疗器械企业。谈及创业初衷，CEO林凯伦说到，“我曾在外资投行和私人银行工作多年。2016年，我从香港来到上海，并在一家大健康领域的跨国公司担任事业部负责人，其间积累了丰富的市场运营和跨文化团队管理经验，并对以生命体征数据为基础的智慧医疗萌生了浓厚的兴趣，重点关注该领域的技术演进及其对健康管理的促进作用。”
在此期间，林凯伦注意到了可穿戴医疗检测设备迅速发展的趋势，这些设备正逐渐融入人们的日常生活。她对那些有望进入社区和家庭的医疗终端产品产生了浓厚兴趣。特别是在中国已进入“深度老龄化”的社会背景下，与健康管理密切相关的智能化应用需求日益增长，市场潜力巨大。
在评估个人健康状况时，我们通常需要频繁检测一些关键体征，包括体温、心率、血压、呼吸频率和血氧饱和度等，这些数据有助于我们了解身体的基本情况。同样，在医疗场合中医护人员也会依据这些指标来判断患者的紧急程度和是否需要立即进行急救。
当光电传感器性能不断提升并广泛应用于医疗电子系统时，基于光电容积描记技术的血流动力学检测技术以其无创伤、易操作和低成本的特性而优势凸显。无论是最简单的呼吸率与心率计算，包括疫情期间广为熟悉的血氧饱和度检测，还是复杂的心血管功能评估与心率变异性分析，乃至动态观察血压走势和量化评估末梢血供等等，PPG技术均可发挥作用，极大地压缩了自行采集健康信息所需的器材成本，因而成为可穿戴检测终端的重要配置，在手环类产品中尤其如此。
对于电生理领域而言，同样重要的还有传统心电图（ECG）技术。该技术是检测房颤、室颤、心律失常、陈旧或新发心肌梗死、传导阻滞等多种心肌相关疾病的经典手段。更重要的是，当ECG信号与PPG信号同步检测可以发现发病过程更加复杂的病理生理机制，两者的互补性和特定条件下的互换性对可穿戴医疗检测应用下沉到社区和家庭意义重大，也为健康大数据分析提供更多维度的生物信息。
然而，可穿戴应用的下沉过程并未如预想般顺利。
事实上，尽管众多技术团队努力开发功能强大的可穿戴终端产品，但在用户日常采集和上传的健康数据中，不准确甚至严重偏差的数据仍占据了相当高的比例。以HRV分析自主神经功能和心理压力为例，控制好人体稳定性是保证高效度结果的一个基本前提，因此传统检测均要求用户保持严格的静息状态。但在非医院场景中，用户自行检测HRV的低效度结果比例常常居高不下。
现有研究表明，血流动力学和心率变异性指标本身就具有波动性，并且个体间存在显著差异。当这些指标中包含了一定比例的低效度检测结果时，会对统计分析和模型训练造成不同程度的影响。这些有缺陷的数据是导致健康大数据分析得出误导性结论和无效干预措施的原因之一，同时也是智慧医疗应用在实际落地过程中面临的主要障碍。
“如何突破？”，带着疑问林凯伦从当时正在开展PPG和人机交互交叉学科研究的罗晓民和吕勇强教授处找到了答案。
医疗器械技术创新除了在检测手段诊断方法上推陈出新，还应体现在提升检测效度的关键技术上。当时两位教授除了正在扩大基于PPG的血流动力学特征量化人机交互过程中内在生理反应的基础研究，还同时致力于通过血流动力学特征构建效度分析模型，为电生理体征相关的大数据分析提供可量化的效度评估方法。
这些理念的契合决定了隽智医疗技术赛道的独特性。一是持续深化生物医学工程和医疗电子领域的基础研究，保持医疗器械源头创新实力。二是专注于创新型医疗电子系统研发的同时，大力开展智慧医疗应用开发，特别是将提升检测效度的核心技术与医疗检测产品相互融合，为健康大数据推广应用扫清障碍。
四年来，隽智医疗以实实在在的技术成果践行着这一理念。隽智生物医学研究实验室开发出一系列创新型医疗检测设备，其中双维度精神压力分析系统的功能涵盖心血管功能检测和早期健康风险筛查、自主神经功能评估与精神压力的多维度分析等，在满足三甲医院多科室应用的同时，也适用于基层医疗和康养场景，系统支持终端小型化和无线终端定制方案，提供云端运营服务方案。
我们正迅速进入一个大数据时代，各行各业每时每刻都被海量数据所包围，健康数据也不例外。在此背景下，各个领域的决策越来越依赖于数据分析而非传统的经验和直觉。随着日常生活对数据依赖度日益提高，数据质量的重要性也随之不断上升。隽智医疗正在其独特的技术赛道上迎接挑战，持续不断为智慧医疗应用提供创新医疗电子产品，并为健康大数据的应用提供高质量的数据。
图源：隽智医疗
02
拓展应用，打造多场景下双维度精神压力检测系统
在双维度精神压力分析系统体验现场，林凯伦继续向动脉网做着详细介绍。
除了此款针对院端的产品外，隽智医疗还致力于根据不同的应用场景和用户需求，研发多样化的产品线，目标是将早期健康筛查服务扩展到更广泛的市场，让更多人能够享受到便捷、高效的健康监测解决方案，从而推动健康科技的普及和进步。
“针对基层医疗机构的需求，隽智团队开发了一款社区版心率变异性分析系统。这款便携式设备被设计成随访箱的形式，配备了身份证刷卡器。在结合团队开发的云端分析系统后，该设备可为基层老年人建立健康档案并进行长期数据跟踪，特别适合养老和康养等基层机构使用。”林凯伦对此介绍道。
图源：隽智医疗
具体而言，首先该设备核心算法和后台系统均部署在云端，确保了数据管理和分析的高效性；其次，团队基于大规模临床数据的验证，开发了高效的数据清洗和算法优化技术，显著提升了设备采集到的数据可信性，为智慧医疗领域提供了更高质量的数据支持。
同时，该便携式产品还能输出科研级数据。这对于依赖大数据的基础研究和算法开发至关重要，可满足科研机构对高精度生理数据的需求，并帮助隽智医疗进一步加速技术研发与行业应用的深度融合。
对此，林凯伦强调，“在健康医疗大数据领域，从数据采集的第一步开始，就要确保数据的准确性。隽智医疗研发的心率变异性校验技术不仅可以简化数据清洗流程，而且能够显著提升数据准确性。更重要的是，这也为健康医疗大数据的广泛应用创造了有利条件，无论是在院内还是院外。”
“未来，我们计划推出家庭版，简化为仅数据采集端，数据上传云端后可用于风险预测分析，方便居家场景使用。此外，我们还计划在开发多人同步监测版本，以提高心理健康筛查等大规模人群检测的效率，拓展PPG和团队于CHI 2015自主提出的血管压力响应指数（stress-induced vascular response index，sVRI）的应用场景，进一步释放数据价值。”
除了上述多场景下的双维度精神压力监测系统外，隽智医疗目前正在开发一款能够探测到传统血管造影未能发现的早期病变的血管硬化及内皮功能检测仪。
林凯伦解释道，“目前，血管内皮功能检测大多依赖于成本高昂且操作复杂的超声设备，这限制了其在大规模应用中的普及。血管内皮功能是预测心血管风险的关键指标，对于早期识别高风险人群、预防动脉粥样硬化、血栓和中风等疾病至关重要。”
这款创新设备结合了PPG传感器和血压袖带，通过测定外周动脉反应性充血指数（RHI），定量反映血管内皮功能，并且能便捷地在任何时间和地点检测早期血管病变指标，这使得血管健康监测变得更加便捷和普及。目前，隽智团队已完成原型机的开发，并发布了相关研究结果，正在积极进行产品的临床试验和医疗器械认证工作。
03
携手半导体企业，开发新一代非接触式检测系统
为了进一步发掘PPG技术价值，在2024年深圳高交会上，隽智医疗率先发布了基于国产UWB雷达芯片的非接触式心率变异检测系统原型机引起高度关注，这代表着与智能座舱和智能家居应用场景相关的生命体征监测技术达到了新的高度。知名车企和家电龙头也纷纷提出需求，探讨产业形态与技术分工。
“近年来，UWB雷达在民用场景逐渐兴起，但目前少有基于该技术开发生物探测算法的团队。2024年初，我们与长沙驰芯半导体建立合作，基于驰芯UWB CX100雷达模组开发了创新非接触式心率变异检测系统。”林凯伦说到。
UWB雷达具有高精度、高灵敏度等特点，能够精准捕捉人体胸腔微动等生命体征数据。隽智医疗通过信号处理算法，将雷达数据转化为PPG信号形式，实现数据的一致性与高效度，并进一步通过先进的信号处理和算法设计，提取出完整的呼吸和心动曲线，从而实现非接触式的心率变异检测。
这两大技术的融合使得隽智核心生物信息分析及生理心理智能感知技术，能够摆脱传统传感器的束缚，拓展至多种人机交互场景与无接触传感领域，如汽车智能座舱、智慧养老等，极大提升体征检测信息量和便捷度。更重要的是，隽智医疗还通过PPG技术创新应用，实现雷达信号波形的重构，从而突破了现有UWB雷达技术只能测量心率和呼吸体征的瓶颈。
大数据与人工智能技术的应用为医疗保健领域带来了新的机遇和挑战。隽智医疗作为一家创新型医疗器械研发企业，在开发可兼顾便利性、可及性、可靠性的医疗级早期检测产品的同时，也在积极将数据挖掘、机器学习和神经网络等人工智能技术，应用于医疗大数据和健康云计算领域，为智慧医疗应用提供重要的数据源和智能评估系统，以及一系列智能感知人机交互领域的拓展应用。
“科技源头创新，赋能智慧医疗”是隽智医疗秉持的发展理念，林凯伦在采访的最后表示，“为了实现提升医疗服务智能化水平的目标，公司已与多家机构和企业建立了合作伙伴关系，包括深圳市脑科学技术产业创新中心、长沙驰芯半导体、怡亚通医疗和前海汇颐科技等。同时，我们也积极与深圳市大数据研究院、中国人民解放军总医院第七医学中心、上海交通大学医学院附属仁济医院、东莞市康复医院等机构开展课题合作。通过这些合作，我们期望能够为患者提供更精准、更便捷的健康监测和管理解决方案，从而推动整体医疗服务质量与效率的提升。”
关于深圳市脑科学技术产业创新中心
深圳市脑科学技术产业创新中心（简称“脑创中心”）是深圳市和光明区政府大力支持下建设的专业孵化平台，由中科院深圳先进院脑认知与脑疾病研究所、深港脑科学创新研究院提供技术支撑和运营管理。脑创中心致力于打造全国首个“拎脑入驻”型专业孵化赋能平台，努力成为服务于全国、辐射全球的脑科学技术产业创新示范高地。脑创中心自2022年10月启动试运行以来，建成“阶段式”孵化、产业空间超22万平方米，已引进近50家企业进驻孵化器与产业园，其中孵化器与招商局脑与类脑智能产业园已满租，入驻企业历史融资总额超10亿元，估值超100亿元，协助入驻企业新增融资金额超2亿元，并成立了全国首个完全由社会资本投资的脑科学与类脑智能领域创投基金，规模1亿元，重点投资脑创中心优质早期项目。脑创中心诚邀脑科学与脑机工程、脑健康等相关企业、机构、科研团队来访交流！
隽智医疗正处于新一轮融资中，如有投资机构对公司及其技术产品，欢迎扫描下方二维码，与我们取得联系。
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