The gold standard to assess respiration during sleep is polysomnography; a technique that is burdensome, expensive (both in analysis time and measurement costs), and difficult to repeat. Automation of respiratory analysis can improve test efficiency and enable accessible implementation opportunities worldwide. Using 9,656 polysomnography recordings from the Massachusetts General Hospital (MGH), we trained a neural network (WaveNet) based on a single respiratory effort belt to detect obstructive apnea, central apnea, hypopnea and respiratory-effort related arousals. Performance evaluation included event-based and recording-based metrics - using an apnea-hypopnea index analysis. The model was further evaluated on a public dataset, the Sleep-Heart-Health-Study-1, containing 8,455 polysomnographic recordings. For binary apnea event detection in the MGH dataset, the neural network obtained an accuracy of 95%, an apnea-hypopnea index $r^2$ of 0.89 and area under the curve for the receiver operating characteristics curve and precision-recall curve of 0.93 and 0.74, respectively. For the multiclass task, we obtained varying performances: 81% of all labeled central apneas were correctly classified, whereas this metric was 46% for obstructive apneas, 29% for respiratory effort related arousals and 16% for hypopneas. The majority of false predictions were misclassifications as another type of respiratory event. Our fully automated method can detect respiratory events and assess the apnea-hypopnea index with sufficient accuracy for clinical utilization. Differentiation of event types is more difficult and may reflect in part the complexity of human respiratory output and some degree of arbitrariness in the clinical thresholds and criteria used during manual annotation.


翻译:用于评估睡眠期间呼吸呼吸的黄金标准是多感光学;这是一种繁琐、昂贵(分析时间和测量成本)和难以重复的技术。呼吸分析自动化可以提高测试效率,并在全世界提供无障碍的执行机会。使用麻省总医院(MGH)9,656个多感光学记录,我们用单一呼吸努力带对神经网络(WaveNet)进行了培训,以检测阻塞性呼吸道、中央呼吸道、低血压和呼吸道努力的复杂程度。绩效评估包括基于事件和基于记录的呼吸道测量(在分析时间和测量成本方面都是如此)的测量。使用基于事件和基于记录的测量的量度量量。在公共数据集、包含8,455个多感光学记录的睡眠-健康-健康-研究-1中进一步评估了该模型。在MGHHD数据集中,神经网络获得了95%的准确度、准确神经-血压-血压指数($r%2美元),在轨迹下,在接收器操作性运行速度为0.89和精确度的轨迹度上,在轨迹上,一个充分评估了16次的精确度(我们计算中)运行曲线的轨运行曲线曲线曲线的曲线的曲线曲线曲线曲线曲线值曲线的曲线曲线曲线曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值曲线值值值值值值值值值值值值值值为0.13值。

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