想象一個場景：在一間陌生的房間里，一張小床旁擺放著各種科研儀器，你的全身被貼上30多個電極貼片。此時，你需要做的是在這里睡一個晚上，你能做到嗎？如果你還是一名睡眠障礙癥的患者呢？
這并不是什么“挑戰項目”，而是目前對嚴重睡眠障礙患者作睡眠信息采集與監測的常用手段。患者在睡眠過程中，30多個電極會全面記錄其呼吸、心跳等生物信息，以及不同睡眠階段的時長，為醫療人員的診斷提供依據。
不過，這一切的前提是——你能睡得著。
“人的一生有1/3的時間處于睡眠狀態，但我們對于睡眠狀態的感知卻很困難。”接受《中國科學報》采訪時，南京理工大學電子工程與光電技術學院教授洪弘表示，傳統方式費時、費力，而且由于患者處于陌生環境，其數據也不一定準確。正因如此，非接觸式睡眠監測技術成為了睡眠監測領域的重要技術研發方向。
不久前，洪弘團隊就在該方向上走出一大步，他們成功開發出一套非接觸式睡眠監測模型及遠程管理平臺，有望為全球睡眠健康公平性問題的解決提供一條顛覆性的技術路徑。
近日，相關成果發表在國際期刊《自然-通訊》。
最完美的狀態
當前，睡眠健康問題已經成為全球關注的焦點，在我國也已經是一個公共性話題。
中國睡眠研究會今年3月發布的《2025中國居民睡眠健康白皮書》顯示，目前我國居民整體睡眠狀況不容樂觀，超過65%的受訪者長期存在睡眠困擾，主要表現為夜醒、早醒、入睡困難等，多數人每周都會有1~2次睡眠困擾。
“睡眠障礙的危害并非‘睡不好覺’這么簡單，其最大危害在于‘隱秘性’。”洪弘解釋說，很多時候，人們對于輕度睡眠障礙不會太在意，但等到足以影響其日常生活時，往往已到了嚴重期，而一些諸如“睡眠呼吸障礙”等問題，嚴重時足以危及生命。
患有睡眠障礙的患者往往會求助于醫院或睡眠中心。這些機構要做出準確診斷，前提是搜集患者的詳細睡眠信息，但要得到這些信息，就需要患者如本文開頭那般，經歷“難熬”的一晚。
更重要的是，由于地區醫療資源的不均衡，在很多地方，患者即便想要度過這樣的一晚，當地也不一定有條件支持。
同時，盡管目前市面上有很多智能手表、手環等都具有睡眠監測功能，但經過洪弘團隊的監測，這些產品的準確率往往難以達到醫療級，且功能單一，只能記錄使用者的睡眠時長。
“目前的現狀是，普通公眾或輕度睡眠障礙患者往往忽視對睡眠的監測，或用一些‘不靠譜’的消費級產品；嚴重睡眠障礙患者要么需要耗費大量時間和精力作接觸式檢測，要么受制于地區醫療資源不足，根本無從檢測。”論文共同第一作者、南京理工大學教師薛彪直言，長期以來，睡眠領域研究者一直致力于讓睡眠監測更便捷、舒適。
“最完美的狀態是患者在家睡上一晚，就能拿到完整的睡眠監測報告。”薛彪說，他們的成果便做到了這一點。
用雷達測呼吸
洪弘團隊的研究成果就像一個手機大小的盒子，只要將其放在床頭兩米范圍內，便能不做任何身體接觸的前提下，對患者睡眠時的呼吸、心跳等數據作詳細記錄。
至于他們如何做到這一點，就要從洪弘團隊的老本行——雷達說起。
據洪弘介紹，雷達專業屬于南理工的老牌專業，而他所在的電子工程與光電技術學院，其前身之一便是創建于上世紀60年代的炮兵雷達工程系。在幾十年的發展中，該學院的很多技術慢慢實現了“軍轉民”。
在此背景下，2013年前后，洪弘團隊和國外研究團隊合作，共同推出了一個新概念——生物雷達。
“雷達的重要用途是檢測物體的運動，這種運動既可以是單向的，也可以是周期性的反復運動，而后者在生物體上有很多體現。”論文第一作者、團隊博士生莊中旭舉例說，人體胸腔隨呼吸進行的擴張與收縮便是如此。此外，心臟的跳動也能在體表產生亞毫米級的震動。只要有足夠的技術支撐，這些運動完全可以被雷達精準監測。
經過團隊不懈努力，2018年左右，相關技術的研發已經基本成熟，并得到了業內普遍認可。此時，一個重要問題擺在了洪弘團隊面前——這些技術在什么場景下才能發揮最大價值？
對此，他們作了很長一段時間思考，最終找到了答案。
“這項技術的理想使用狀態是人體相對靜止，不做快速運動，同時呼吸、心跳相對均勻。顯然，睡眠狀態符合上述所有要求。”莊中旭說。
但新問題接踵而來——通過生物雷達獲得的信息，能否準確反映睡眠狀態的變化？
想要回答這個問題，需要一份人體睡眠狀態的“標準答案”。這份“答案”就藏在各大醫院的睡眠科以及睡眠中心。
此后幾年，研究團隊構建了包含全球多種族人群、總時長超12.6萬小時的超大規模睡眠數據庫，并以此為基礎，成功構建出一套高精準的睡眠監測模型。
研究發現，該模型能準確實現睡眠分期和呼吸暫停低通氣指數的估計。在內部和外部測試集中，該模型對四階段睡眠（入睡階段、淺睡階段、熟睡階段、深睡階段）分期準確率分別達到82.13%和79.62%，對睡眠呼吸暫停低通氣指數的估計也表現出極高的穩定性和通用性。
“互補”才是最佳合作模式
2024年，洪弘團隊與其他學者共同提出了一個“促進全球睡眠健康公平”的概念。在薛彪看來，這種公平的具體表現形式，就是“我們不需要去醫院或睡眠中心，只需要把一個設備放在床頭就能實現對睡眠的監測”。
要實現該目標，相關科研成果就不能只放在實驗室里。目前，該團隊已經與華為公司正式簽訂協議，將部分研究成果應用于后者研發的全屋智能解決方案中。除華為外，他們也正在與其他企業進行相關合作。
不過在洪弘看來，相較于將成熟技術整體轉移的合作模式，他更傾向于和企業間的相互促進。
“我們希望能和企業有一些互補性。”洪弘表示，他們目前仍在不斷更新迭代相關設備的軟硬件系統，力求實現算法的輕量化和硬件設備的小型化，而要實現這些目標，不能單靠一個團隊的努力。
“未來，可能一塊硬幣大小的芯片，就能實現數據的采集、存儲、發送以及結果的生成，并能夠實現與智能家居的深度綁定。在這方面，企業有著我們所不具備的優勢。”洪弘說，“產業合作的最優狀態就是優勢互補，彼此成就，這也是我們未來希望達到的效果。”
相關論文鏈接：https://doi.org/10.1038/s41467-025-64340-y
實驗中，掛于墻壁上的裝置正在檢測受試者的睡眠狀態 研究團隊供圖
本文鏈接：借助雷達，他們讓睡眠監測達到“最完美狀態”http://m.sq15.cn/show-11-27606-0.html
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