使用智能手机嵌入式惯性测量单元检测睡眠呼吸暂停
Junichiro Hayano1,2, Masahiro Takeshima3, Aya Imanishi3
1Heart Beat Science Lab, Inc., Sendai, Japan. hayano@acm.org.
Scientific reports
|April 28, 2025
概括
智能手机中的惯性测量单元 (IMU) 可以通过分析睡眠期间的呼吸运动来检测睡眠呼吸暂停 (SA). 这项技术提供了一种使用日常设备进行SA检测的非侵入性方法.
科学领域:
- 生物医学工程 生物医学工程
- 睡眠医学 睡眠医学
- 可穿戴技术可穿戴技术
背景情况:
- 睡眠呼吸暂停 (SA) 是一种常见的疾病,影响睡眠质量和心血管健康.
- 以前的研究使用智能手表传感器来检测SA.
- 在非腕表设备中IMU的SA检测功效仍然未被探索.
研究的目的:
- 研究在智能手机和其他非腕表设备中使用惯性测量单元 (IMU) 检测睡眠呼吸暂停 (SA) 的可行性.
- 开发和验证使用在睡眠期间收集的IMU数据来检测SA的算法.
- 评估IMU衍生指标和多睡眠学 (PSG) 发现之间的定量相关性.
主要方法:
- 参与者在多睡眠仪 (PSG) 期间睡觉时,他们的腹部上装有IMU设备 (GPS设备,智能手机).
- 三轴加速和陀螺仪数据在一夜之间被记录下来.
- 训练了一种算法来识别呼吸运动和事件,然后对PSG呼吸暂停-呼吸暂停事件进行验证.
主要成果:
- 由IMU衍生的呼吸事件与PSG呼吸暂停-呼吸暂停事件具有很高的一致性 (F1得分为0.786-0.821).
- IMU信号回归模型与PSG AHI有很强的相关性 (r = 0.90-0.96).
- 使用IMU数据准确识别了中度至重度的SA (AUC为0.95-0.98,F1得分为0.89-0.96).
结论:
- 嵌入在包括智能手机在内的非腕表设备中的IMU可以定量检测睡眠呼吸暂停.
- 这种方法为SA查和监测提供了一个有希望的,可访问的方法.
- 在日常设备中集成的可穿戴传感器技术可以推进睡眠障碍诊断.
