新工科毕业设计项目指导教师及学生申报（柔性传感用于急性心肌梗死早期识别）

新工科毕业设计项目指导教师及学生申报（柔性传感用于急性心肌梗死早期识别）

各学院（部）：

为更好开展新工科毕设项目，提升项目质量和水平，“柔性传感用于急性心肌梗死早期识别”新工科毕业设计项目现面向全校教师和毕业班学生进行招募。现将有关事项通知如下。

一、项目背景

心血管疾病是全球的重大公共卫生问题，尽管采用现代介入和优化药物治疗，急性心肌梗死AMI患者的死亡率仍处于较高水平。由于AMI早期识别非常困难，对于危险分层需要复杂的常规医疗过程，容易延误治疗，而对于介入治疗PCI后再灌注损伤程度评估缺乏精准辅助手段。此项目对高危易发人群做到AMI预警和早期识别，为及时治疗争取宝贵时间，通过柔性传感技术对比心肌活动信号和两腕脉搏信号做出智能化识别。

任翔在天津大学微电子学院开展复合型微流控和微电子传感器，能够实现此项目中所需的多维度传感器。已有的工作站计算机能满足机器学习算法分析高维变量所需的计算功能。合作单位宜宾市第二人民医院心血管内科是集临床、教学、科研于一体的专业化科室，依靠专业技能及先进的仪器设备发挥着川中南区域内心血管专业的龙头作用。年冠脉PCI手术量1200余例，其中急诊PCI手术量约200例，能保证高效、标准、足量的完成项目研究。此项目还将与美国University of Notre Dame，美国Virginia Tech合作。

二、选题方向及任务

项目目标为柔性传感技术用于早期识别：构建可以贴附在皮肤表面的高灵敏度柔性传感器，采集心脏信号和双侧手腕脉搏信号，对AMI易发和AMI早期患者做出识别和预警。在CAD患者群体中，AMI易发人群在发作前往往已经有多种预警信号，但这些预警信号无法被人体直接感应。因此，在AMI早期识别方面，此项目提出一种柔性传感早期识别技术，基于贴附于皮肤表面的超灵敏柔性传感器对人体细胞和或器官生理学活动的精确感知，实现对AMI早期生理学信号的采集和检测。将大大提高AMI诊断速度，为患者争取宝贵时间，提高诊断准确性，便于采用恰当的治疗方式，尽可能降低再灌注（RI）对心肌细胞的损伤，实现从早期识别到精准治疗的一整套“个性化诊断”体系。

要从早期识别开始针对高危易发人群做到AMI预警和发作前数小时识别，为及时治疗和预防突发死亡争取宝贵时间，需要通过对比心肌活动信号和两侧手腕脉搏信号以及对应的等效电路分析做出智能化识别，借助发达的物联网技术做到早期识别并采取急救措施。每个方向设1-2个研究任务。每个研究方向拟设3-4名指导教师岗位。每个研究任务拟安排1名学生。

研究方向和任务设置如下：

[方向1]：制造高灵敏度柔性传感器

领域：微电子、精密仪器、机械工程

任务：高灵敏度柔性传感器包含对心脏和脉博的精确传感，将采用高精度贴片方式，含有多孔介质层紧密贴近皮肤，电极阵列精确采集每个小区域内心肌活动的信号。同时在贴片中加入类液相色谱微流通道用于排除汗液对血管压力和脉博信号的干扰，加入可极化磷脂单分子层对应电极，用于定向采集微小搏动产生的信号。可极化磷脂单分子层可以添加特异性离子通道用于精确探测汗液中纳、钾等离子产生的信号谱。电极阵列可根据需要定制，采用金属打印的方式灵活设计多种布线方式，根据需要加强采集易堵塞的血管附近心肌组织的信号。

[方向2]：采集心脏与双侧腕部脉博信号

领域：微电子、生命科学、精密仪器、医学院（心血管内科）

任务：在AMI早期识别过程中，心脏与左右手脉搏信号频率相同，但由于左右臂到心脏距离不同，心脏泵血传导至两侧腕部的差异构成天然的差分放大等效电路效果，脉博信号与心脏信号产生的相对相位差可以用来标记心脏泵血过程和心肌搏动过程。对于极度危险的STEMI情况下，ST段波形所蕴含的信息会在心脏到脉搏的传递过程中发生变形。在某些情况下还会发生单个脉搏信号缺失等现象。不同于普通心电图与脉搏探测，高灵敏度柔性传感器贴合在心脏和左右手腕处，不仅可以实现对常规的心跳频率和血压信息的采集，还可以实现心肌细胞和心脏冠状动脉血管波动引发的生理学信号的灵敏感知和采集。

[方向3]：信号分析实现AMI早期识别

领域：微电子、生命科学、精密仪器、机械工程、医学院（心血管内科）

任务：利用高灵敏柔性传感器可采集到图1中的三组信号，，，这三组信号的相位差（，）体现了心脏泵血传导过程中经过的血管形态正常与否。一旦血管发生栓塞，相当于心肌细胞到两侧脉搏的等效电路发生变化，这一变化不仅仅体现在泵血的频率和血压，还包含具体异常的隐藏信息。心肌细胞和心脏的等效电路是有源电路，心脏异常会体现在三组信号相对相位的异常中。因此基于高灵敏柔性传感器对这三组信号的灵敏感知，并进一步对这三组信号的区别进行深层次的分析，即可以对易发人群CAD和AMI风险作出早期识别或判断。

三、指导教师和学生可选毕设课题

毕设课题如下表所示，指导教师和学生可根据自己的兴趣选择相应的毕设课题。指导教师请扫描填写指导教师报名小程序报名，学生报名请扫描填写学生报名小程序报名，时间截止到11月30号。

表 指导教师和学生可选毕设课题

四、报名方式

指导教师报名：

学生报名：

联系人：任翔，xren@tju.edu.cn