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华中科技大学跨学科团队融合光纤传感 、生物力学工程和先进信号处理技术 ，首次实现无接触 、无创的居家夜间心肺节律疾病早期检测 ，将被动睡眠过程转化为主动临床诊断环节 ，为居家化 、数据驱动的个性化健康管理和精准预防医学开辟了全新路径。

文 章 | Jin HY, Li H, Chen ZL et al. Unlocking home-based nocturnal health management: A fiber-optic approach for early detection of cardiorespiratory r hyth m disord ers. Opto-Electron A dv 9, 250334 (2026).

作者 ：金晗宇†, 李豪†, 陈卓霖†, 李良晔, 王祖瑞, 周凯, 杭伟健, 陈志鹏, 陈俊峰, 沈凯, 温剑峰, 陈琛, 范存政, 闫志君, 王峰*, 孙琪真*

同等贡献作者； *通信作者

研究背景

在现代社会 ，心律失常、 睡眠呼吸暂停等心肺节律紊乱疾病（CRD） 正悄悄威胁着全球数亿人的健康。 CRD类疾病就像藏在身体里的 “ 隐形杀手 ” ，房颤、早搏这类问题在早期几乎没有明显症状， 既不会让人心慌头晕 ，也没有任何身体不适 ，只在夜间睡眠时表现出短暂的心跳不规则 ，可就是这看似细微的异常 ，却可能悄悄埋下中风、心力衰竭的隐患 。 临床数据显示 ，超 60% 的无症状房颤患者 ，都是直到中风发作才发现身体出了问题 ，此时早已错失最佳的治疗时机。不仅如此 ，这类隐匿的心肺问题还在不断加重社会医疗负担 ，让无数家庭陷入突发的健康危机。

想要揪出这个 “ 隐形杀手 ” ，早期检测是关键 ，而传统的24小时动态心电图和实验室多导睡眠图监测等诊断方式显得力不从心 ，这些检查通常也只会在出现症状后到医院进行 ，且需要长时间的佩戴电极片 ，无法满足疾病早筛的需求。 因此 ，科学家们一直渴望找到一种可以居家 ，并在最放松的睡眠状态下 ，实现无感、精准、连续健康监测的新方法。睡眠状态下人体活动量小、生理指标稳定 ，是捕捉心肺生理信号细微变化的理想窗口 ，也成为实现 CRD 早期检测的重要突破口 。在健康监测技术发展中 ，可穿戴设备和非穿戴设备各有局限 ，可穿戴的心电图、光电容积脉搏波设备需皮肤接触 ，易引发不适且多为单参数检测； 床垫压力传感器、 雷达技术等非穿戴设备精度不足； 传统光纤非接触监测方案仅能检测单一指标 ，组件复杂难以融入居家环境； 而结合传感器与 AI 的监测方案又因依赖 “黑箱 ” 模型 ，无法提供明确病理机制。光纤传感技术作为新型传感技术 ，能将压力、应变等物理变化转化为可检测的光学信号 ，兼具抗电磁干扰、灵敏度高、可柔性封装等优势 ，可无接触捕捉人体心肺活动的微小压力变化 ，为居家无创监测提供了核心技术支撑 ，也推动了科研人员探索其与日常家居结合的新型监测方案 ，以此实现 CRD的早期、便捷、精准检测。

本文亮点

近日 ，来自华中科技大学跨学科团队的一项研究成果 ，为这个难题提供了一个巧妙的解决 方 案 。 该 工 作 以 “Unlocking Home-based Nocturnal Health Management: A Fiber-Optic Approach for Early Detection of Cardiorespiratory Rhythm Disorders” 为题发表在Opto-Electronic Advances 2026年第7期。 团队通过融合光纤传感、生物力学工程和先进信号处理技术 ，首次实现无接触、无创的居家夜间心肺节律疾病早期检测 ，将被动睡眠过程转化为主动临床诊断环节 ，为居家化、数据驱动的个性化健康管理和精准预防医学开辟了全新路径。

所设计的监测枕（VSMP） 在技术上实现多重突破， 团队将柔性光纤传感器嵌入普通枕头 ，采用多层粘弹性有机材料封装 ，提高光纤的压力感知能力 ，并结合高灵敏光纤干涉结构 ，给枕头装上了一副超级灵敏的“ 听诊器 ” ，可将颈动脉微小压力变化转化为量化光学信号。该系统功能与家庭 FTTR 基础设施无缝集成 ，支持单终端多用户监测 ，完美解决了传统监测手段干扰睡眠、场景扩展性差的问题。

图 1 VSMP 体系结构、优势及功能。 (a) VSMP 系统结构和数据流程图 ，含光路结构、传感光纤封装敏化结构等； (b) VSMP 五大核心优势及远程医疗工作流程 ，涵盖三大核心应用功能

在临床验证中 ，VSMP 表现出卓越的监测性能 ，其捕捉的心冲击（BCG） 信号 ，与临床金标准心电图的心率间隔相关系数高达 0.984 ，心率变异性关键参数 SDNN、 RMSSD与心电图检测结果误差小于 5% ，能通过心率变异性分析和洛伦兹散点图实现 CRD 精准病理评估 ，成功检测出 20 名 CRD 患者的病变特征 ，还可识别睡眠呼吸暂停、潮式呼吸等异常呼吸模式 ，实现心肺联合监测； 基于 BCG 信号开发的 AI 血压预测模型 ，能实现连续无创血压监测 ，误差控制在 8% 以内 ，可精准追踪夜间血压动态波动。

图2 VSMP进行健康监测的结果。五名健康样本的（a） SDNN和（b） RMSSD结果对比；（c） 同一样本在正常状态、通宵熬夜后、酒后、剧烈运动后的HRV指标对比；（d-f） 三名不同健康状态测试者的BCG片段 ，以及LSP结果示意图

图3 VSMP对CRD患者的测试结果展示。4名CRD患者的（a） SDNN和（b） RMSSD结果；（c-d） 一名患者的HRV指标随时间变化曲线；（e-f）一名心脏早搏加阵发房颤患者进行手术前后的BCG片段对比、（g-h） LSP结果对比 ，以及（i） 心率间隔分布结果；（j） 一名房扑不等比下传伴随心脏肥大患者的LSP结果和心电LSP结果的对比（不同天） ，以及（k） 该患者的BCG信号和心电信号切片对比；（l） VSMP测得几种呼吸异常结果的时域信号

该技术的应用场景十分广泛， 既适合中老年心血管高危人群的居家夜间监测、术后康复患者的长期生理追踪 ，也能作为健康人群的心血管风险早期筛查工具 ，还能与远程医疗体系结合 ，为养老机构、基层医疗机构提供低成本、高精准的监测方案 ，助力医疗资源下沉。这款光纤传感智能枕的研发 ，是多学科交叉融合的重要成果 ，推动了光纤传感技术从工业领域向民用健康监测的跨界应用 ，未来随着技术的不断优化和产业化落地 ，这类融入智能家居的健康监测设备会越来越多 ，有望构建起全方位、无感知的居家健康监测网络 ，让“居家享专业健康管理”成为常态 ，推动预防医学向个性化、精准化发展。

研究团队简介

王峰 ，华中科技大学同济医学院附属同济医院心血管内科副主任 、 副教授 。 现任中华医学会心血管病分会第十二届委员会动脉粥样硬化与冠心病学组委员 、 中国医师协会心血管内科医师分会第六届委员会青年工作组委员 、 湖北省省生物医学工程学会体外生命支持委员会委员 。 曾获“湖北省卫生健康委优秀共产党员 ”及“ 华中科技大学同济医学院附属同济医院青年五四奖章 ”等荣誉称号。长期从事RNA调控与高血压、心力衰竭、冠心病、心肌病等心血管疾病的 机 制 研 究 。 团 队 先 后 主 持 并 参 与 多 项 国 家 级 课 题 研 究 ， 在 Signal Transduct Target Ther、 Circulation、 Circ Res等国际权威期刊发表多篇高水平论文 ， 其中围绕Ago2与心血管 疾 病 的 系 列 研 究 取 得 突 破 性 进 展 ， 先 后 在 Circulation (2016, 2023) 、 Circulation Research (2019) 、 Signal Transduction and Targeted Therapy (2021) 、 Molecular Therapy (2024)发表高质量论文5篇 ，并已获批多项国家发明专利。

孙琪真 ，华中科技大学光学与电子信息学院/未来技术学院教授、副院长 ，美国光学学会会士(Optica Fellow) 。从事特种光纤传感技术及应用研究 ， 主持科技部重点研发专项（首席科学家） 、 国家自然科学基金杰青/优青/区域联合重点等项目 ，并与华为、海康威视、 中石油和中海 油 等 行 业 领 军 企 业 开 展 合 作 。 在 Light: Science and Applications 、 Nature Communications、 Opto-Electronics Advances、 PhotoniX、 Optica等期刊上发表SCI论文120余篇 ，拥有51项授权发明专利和4项软件著作权 ，参与5项国家标准/国家军用标准和2项团体标准制定 ，获湖北省技术发明一等奖 、湖北省青年科技创新奖 、 中国光学工程学会技术创新一等奖、 中国通信学会科学技术一等奖等科技奖励9项。潜心光学领域教学一线 ，获高等教育国家级教学成果二等奖 ，指导学生团队在全国“ 互联网 + ” 、“挑战杯 ” 、“创青春 ”三大赛及研电赛中共获得8项特等奖/金奖/一等奖。

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