不穿戴、不貼片——無線雷達如何重新定義睡眠監測

無線雷達結合AI，從睡眠呼吸預測心臟衰竭風險

想像一下：你躺在病床上，什麼線都不用貼、什麼儀器都不用戴，床前一台小小的裝置靜靜地「看著」你睡覺。隔天早上，這套系統所提供的呼吸分析結果，可能為醫師揭示心臟功能正在承受額外負擔的風險線索。

這不是科幻電影，而是台北醫學大學雙和醫院心臟科與睡眠中心團隊在 2025 年發表於《IEEE Journal of Translational Engineering in Health and Medicine》的最新研究成果。

研究團隊結合無線雷達技術與深度學習演算法，僅憑「觀察病人睡覺時的呼吸起伏」，就能預測心臟功能的好壞。這項發現，為心臟病患者的長期監測開啟了一扇嶄新的大門。

你的呼吸，正在洩漏心臟的秘密

為什麼只要觀察呼吸，就能推測心臟的功能狀態？

這要從心臟衰竭患者常見的一種呼吸異常說起——週期性呼吸（Periodic Breathing）。

當心臟的幫浦功能下降，血液循環變慢，大腦接收到的氧氣與二氧化碳訊號就會產生「延遲」。這種延遲會讓呼吸中樞產生「過度反應」：先是大口喘氣，接著又幾乎停止呼吸，如此反覆循環，形成一種獨特的「漸強-漸弱」呼吸波形。

週期性呼吸的週期越長，往往代表血液循環延遲越嚴重——也就是心臟功能越差。

這項研究正是抓住了這個關鍵線索。

研究設計：雷達守夜，超音波驗證

研究團隊在雙和醫院心臟科病房進行研究，收集住院病患的以下資料：

• 心臟超音波：測量左心室射出分率（LVEF）——這是評估心臟功能最核心的指標

• 生化檢驗：包括 NT-proBNP（心臟衰竭的血液標記）

• 無線雷達呼吸監測：於心臟超音波檢查前後的住院期間夜間，以床前雷達記錄整夜呼吸波形

雷達裝置採用 24 GHz 連續波技術，放置於病床前方約 75-90 公分處。它能捕捉胸腔因呼吸產生的微小位移（約 1-12 毫米），再透過深度學習演算法解析呼吸模式，計算出：

• 呼吸障礙指數（RDI）：每小時發生呼吸異常事件的次數

• 週期性呼吸週期長度（PB cycle length）：從一次「最大呼吸幅度的高峰」到下一次「最大呼吸幅度的高峰」之間所經過的時間

病患依據 LVEF 是否超過 50%（心臟功能正常的分界線）分為兩組進行比較。

關鍵發現：呼吸越亂，心臟越累

研究結果揭示了呼吸模式與心臟功能之間驚人的關聯性：

發現一：心臟功能差的人，呼吸問題更嚴重

以LVEE代表心臟健康功能的指數來看

LVEF ≤ 50% 的患者相較於 LVEF > 50% 的患者：

• 總睡眠時間明顯較短

• 呼吸障礙指數（RDI）顯著較高

• 週期性呼吸週期明顯較長

發現二：呼吸指標可定量預測心臟功能

如果同時看呼吸和心臟功能之間的連帶關係

研究中的迴歸分析顯示：

• RDI （睡眠呼吸障礙指數）每增加 1 次/小時 → LVEF 下降 0.22%（95% CI: -0.41% 至 -0.03%）

• 週期性呼吸週期每延長 1 秒 → LVEF 下降 0.21%（95% CI: -0.35% 至 -0.07%）

這意味著，如果一位病患的 RDI （呼吸障礙指數）比另一位高出 20 次/小時，他的心臟射出分率預期會低約 4.4%——這在臨床上已經是顯著的差異。

發現三：呼吸異常是心臟惡化的預警信號

RDI （呼吸障礙指數）與週期性呼吸週期長度的增加，都與 LVEF 從正常範圍（>50%）惡化至異常（≤50%）的風險顯著相關。

此外，亞組分析發現：週期性呼吸週期長度與 NT-proBNP 水平升高有關——這進一步佐證了呼吸模式與心臟衰竭嚴重程度的連結。

為什麼這項技術如此重要？

傳統監測的困境

目前評估心臟功能的黃金標準是心臟超音波，但它有以下限制：

• 需要專業人員操作

• 無法連續監測

• 只能呈現「那一刻」的心臟狀態

而評估睡眠呼吸障礙的標準檢查——多頻道睡眠生理檢查（PSG）——則需要：

• 全身貼滿電極與感測器

• 在睡眠實驗室過夜

• 成本高、排程困難

  
  

無線雷達的優勢

這項研究使用的無線雷達監測系統：

特點	優勢
非接觸式	不干擾睡眠、無不適感
連續監測	可記錄整夜甚至多日的呼吸變化
居家適用	不需專業人員，可在家中使用
即時分析	結合深度學習，自動判讀呼吸模式

這代表未來心臟衰竭患者出院後，可能只需在床頭放置一台小型雷達裝置，就能讓醫療團隊遠端掌握其心臟功能的變化趨勢——在症狀惡化之前及早介入。

從實驗室到病床邊：睡眠與心臟的雙向對話

這項研究也再次強調了一個重要的臨床觀念：睡眠呼吸障礙與心臟衰竭是同步的雙向關係。

• 心臟功能下降 → 循環延遲 → 呼吸中樞不穩定 → 週期性呼吸

• 睡眠呼吸障礙 → 間歇性缺氧、交感神經過度活化 → 加重心臟負擔

為了打破這個惡性循環，需要同時關注「心臟」與「肺部呼吸」兩個面向。而無線雷達技術提供了一個簡便、無創、可長期執行的監測工具，讓這樣的整合照護成為可能。

給讀者的行動建議

如果你或家人有以下情況，建議諮詢心臟科或睡眠專科醫師：

✓ 已知心臟功能不佳（如心臟衰竭、心肌病變）且睡眠品質差✓ 夜間呼吸不規則，枕邊人觀察到呼吸時強時弱、時有時無✓ 白天異常疲倦，即使睡滿時數仍覺得沒精神✓ 反覆住院的心臟衰竭患者，出院後希望有更好的居家監測方式

當我們願意多留意每天夜裡的睡眠與呼吸變化，及早聽見身體給出的提醒，就能更加守護平時的心臟健康！

💤 好眠小百科：文中專有名詞一次看懂

週期性呼吸（Periodic Breathing）一種常見於心臟衰竭或中樞呼吸調控不穩定狀態下的呼吸型態，特徵為呼吸深度與頻率呈現規律性的「漸強—漸弱」變化，有時會伴隨短暫的呼吸暫停。臨床上被視為血液循環延遲與呼吸控制回饋失衡的重要表徵，亦與 Cheyne–Stokes respiration 具有高度重疊性。

左心室射出分率（Left Ventricular Ejection Fraction, LVEF）指左心室每一次收縮時，實際射出到主動脈的血液量占左心室舒張末期總血量的比例，是評估心臟幫浦功能最核心、也最常用的臨床指標。一般認為 LVEF >50% 屬於正常範圍，≤50% 則代表心臟收縮功能受損。

呼吸障礙指數（Respiratory Disturbance Index, RDI）指在睡眠期間，每小時出現呼吸相關異常事件（包括呼吸暫停、呼吸變淺或其他呼吸調控異常）的次數。RDI 不僅反映睡眠呼吸障礙的嚴重程度，也能間接顯示夜間交感神經活化與心肺負荷狀態。

NT-proBNP（N-terminal pro–B-type Natriuretic Peptide）一種由心臟心室肌細胞在壓力或容量負荷增加時所分泌的血液生物標記。其濃度與心臟衰竭的嚴重程度高度相關，常被用於心臟衰竭的診斷、風險分層與治療反應追蹤。

參考論文

Chiu CC, Liu WT, Kang JH, et al. Evaluating Cardiac Impairment From Abnormal Respiratory Patterns: Insights From a Wireless Radar and Deep Learning Study. IEEE J Transl Eng Health Med. 2025;13:323-332. doi:10.1109/JTEHM.2025.3588523