基于压电薄膜传感器的无约束睡眠分期

摘要

睡眠分期为睡眠质量评估和睡眠疾病预防与诊断提供了重要依据.本研究招募健康青年作为被试，对采用嵌有压电薄膜传感器的睡眠监测垫与多导睡眠仪同步采集得到的61晚睡眠数据进行研究.从心脏、呼吸和体动等在压电薄膜上响应的信号特性出发，提取得到12个时域、36个频域以及5个高阶统计量共计53个特征.基于装袋树模型对睡眠中的清醒期（Wake）、非快速眼动期（N1期、N2期、N3期）、快速眼动期（REM）进行四分类（Wake, N1+N2, N3, REM）、三分类（Wake,N1+N2+N3, REM）和二分类（Wake, N1+N2+N3+REM）预测，并采用多导睡眠图睡眠分期标签进行验证.最终得到四分类、三分类和二分类的测试准确率分别为80.5%、85.3%和96.3%,Kappa值分别达到0.74、0.78和0.93，在同类研究中表现优异.证明了睡眠监测垫具有良好的睡眠评估与监测能力，为家用睡眠监测与评估提供了更多的可能性，该方法在呼吸率、心率获取受到干扰时也可获得可观的睡眠评估效果.

关键词

压电薄膜 / 睡眠分期 / 特征提取 / 装袋树 / 居家睡眠评估

基金资助

广东省基础与应用基础研究基金资助项目（2023A1515011824）