Page 43 - 《中国医疗器械杂志》2026年第2期

幅度
Chinese Journal of Medical Instrumentation 2026年 第50卷 第2期

研 究 与 论 著
频率
事件频谱

1.0 数为0.907。图7b中SEM信号与EOG参考信号均表
EOG
0.8 Radar 现出平稳信号间间歇性的平滑起伏（8 210~8 240 s）；
幅度 0.6 截取该段起伏信号后同样可以观察到两者间的一致
0.4
0.2
性，其时域互相关系数为0.917。图7c中NEM信号
0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4.0 4.5 5.0 与EOG参考信号一致，在无眼动时均维持稳定的低
频率/Hz
幅波动，其时域互相关系数为0.928。此外，3种睡
(b) SEM 事件频谱
(b) Frequency spectrum of SEM event 眠眼动信号的幅值呈现出R期>LS期>DS期的递减
图6 2种模拟眼动事件的生物雷达检测信号与EOG信号频谱 规律，与AASM标准相吻合。
Fig.6 Frequency spectra of bioradar detection signals and EOG signals 10 10
for two simulated eye movement events EOG EOG
5 雷达 5 雷达
采用1.3节中的方法对全部模拟眼动实验数据
进行分析，其中每种模拟眼动实验都有20段数据 幅度 0 幅度 0
−5 −5
（5人×4组），其分析结果的平均值如表2所示。表
−10 −10
中时域分析结果表明，SEM与REM的时域平均互 4 830 4 850 4 870 4 890 4 910 4 930 4 890 4 900 4 910 4 920
相关系数分别为0.903和0.914，平均时延分别为 时间/s 时间/s
(a) REM 事件时域波形
−283 ms和−300 ms，该量级的延时特性主要源于生 (a) Time-domain waveform of REM event
物雷达检测的眼球机械运动与EOG检测的神经电活 10 10
EOG EOG
动在机制上的差异，结果符合实验设计预期。频域 5 雷达 5 雷达
分析结果显示，SEM与REM的平均频谱相干系数 幅度 0 幅度 0
分别达到0.887和0.901，平均主频率误差均低于 −5 −5
0.05 Hz，进一步验证了生物雷达对2类模拟眼动的 −10 −10
检测能力。需要说明的是，NEM眼动由于缺乏规 8 190 8 210 8 230 8 250 8 270 8 290 8 210 8 220 8 230 8 240
时间/s 时间/s
律性，其时域信号不具备显著主导频率，因而未进 (b) SEM 事件时域波形
(b) Time-domain waveform of SEM event
行频域量化分析，其平均时域互相关系数和平均时
10 10
延分别为0.881和250 ms。以上结果表明，本研究 5 EOG 5 EOG
雷达
雷达
使用搭建的毫米波生物雷达平台能够检测SEM、
REM和NEM这3类模拟的典型眼动事件。 幅度 0 幅度 0
−5 −5
表2 模拟眼动检测性能分析结果（n=20）
−10
7 335
Tab.2 Performance analysis results of simulated eye movement detection −10 7 355 7 375 7 395 7 415 7 435 7 375 7 385 7 395 7 405
(n=20) 时间/s 时间/s
时域 频域 (c) NEM 事件时域波形
眼动事件 (c) Time-domain waveform of NEM event
类型 平均互相 平均 平均频谱 平均主频率
关系数 时延/ms 相关系数 误差/Hz 图7 3种睡眠眼动事件的生物雷达检测信号与EOG信号波形
Fig.7 Waveforms of bioradar detection signals and EOG signals for
REM 0.914 −300 0.901 0.038
three sleep eye movement events
SEM 0.903 −283 0.887 0.048
计算得到的REM和SEM信号的频谱如图8所示。
NEM 0.881 250 — —
其中REM信号在0.6 Hz附近呈现主导频率，与EOG
2.2 真实睡眠实验结果 信号主导频率的误差为0.07 Hz，两者的频谱相干系
2.2.1 典型眼动事件分析 数为0.773；SEM信号的主导频率为0.3 Hz，与EOG
生物雷达检测到的3种真实睡眠眼动事件信号 的误差为0.05 Hz，两者的频谱相干系数为0.806。

1.0 1.0
如图7所示，其中信号选取参考了PSG软件的自动分 0.8 EOG 0.8 EOG
雷达
雷达
期结果，即在PSG软件标注的R期内选取REM信 幅度 0.6 幅度 0.6
0.4
0.4
0.2 0.2
号、LS期内选取SEM信号、DS期内选取NEM信号。
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10
图7a中REM信号与EOG参考信号表现出良好的一致 频率/Hz 频率/Hz
(a) REM 事件频谱 (b) SEM 事件频谱
性，均在相对平稳的信号后出现了高幅值快速波动 (a) Frequency spectrum (b) Frequency spectrum
（4 889~4 919 s）；截取此段波动信号后可以观察到， of REM event of SEM event
生物雷达检测的眼动信号和EOG信号均呈现出典型 图8 2种睡眠眼动事件的生物雷达检测信号与EOG信号频谱
Fig.8 Frequency spectra of bioradar detection signals and EOG signals
的爆发性快速眼动特征，计算得到其时域互相关系 for two sleep eye movement events
157