Tahap Tidur dari Audio

Cara kerja perkiraan tahap

Pernapasan Anda berubah seiring Anda melewati tahap-tahap tidur, dan perbedaannya terdengar. Aplikasi melihat seberapa teratur pernapasan Anda dan seberapa besar variasinya, memakai rekaman yang sama yang sudah dipakainya untuk deteksi dengkuran dan deteksi gangguan pernapasan. Tidak ada yang perlu disiapkan lagi.

Sekitar 15 menit setelah perekaman dimulai, algoritme menghitung garis dasar pernapasan pribadi Anda, yaitu laju dan keteraturan yang khas bagi Anda. Dari situ ia mengukur sisa malam terhadap garis dasar Anda sendiri, bukan rata-rata populasi, dan menerapkan ambang dari penelitian yang dipublikasikan untuk menempatkan setiap periode ke dalam sebuah tahap.

Yang paling berbobot adalah keteraturan pernapasan, tetapi algoritme juga melihat:

• Laju pernapasan, yang cenderung melambat saat Anda masuk ke tidur yang lebih dalam.
• Pola dengkuran, karena dengkuran yang dideteksi aplikasi sepanjang malam masuk ke model yang sama.
• Waktu malamnya, karena tidur mengikuti alur yang bisa ditebak. Tidur Nyenyak menumpuk di awal malam, dan REM bertambah menjelang pagi.
• Gerakan, karena perubahan suara yang besar menandakan Anda bergerak, yang mengarah ke tidur lebih ringan atau terbangun sejenak.

Hasilnya muncul sebagai hipnogram dalam ringkasan malam Anda.

Empat tahap dan tanda pernapasannya

Setiap tahap meninggalkan sidik jarinya sendiri dalam pernapasan Anda:

• Tidur Nyenyak: pernapasan stabil dan teratur dengan variasi rendah. Inilah tahap yang memulihkan, dan ritmenya paling mirip metronom di antara semuanya. Sebagian besarnya Anda dapatkan di awal malam, terutama pada 90 menit pertama dan beberapa jam pertama.
• Tidur REM: pernapasan tidak teratur dengan variasi tinggi. REM adalah tidur saat bermimpi. Biasanya dimulai sekitar 40 hingga 50 menit setelah Anda tertidur dan bertambah menjelang pagi, itulah sebabnya memangkas waktu tidur membuat Anda kehilangan REM lebih banyak daripada apa pun.
• Tidur Ringan: keteraturan sedang, di suatu tempat antara dua tahap lainnya. Tidur Ringan adalah tahap transisi dan yang paling mudah membuat Anda terbangun.
• Terjaga: gerakan, suara, atau pernapasan yang tidak cocok dengan tidur. Aplikasi juga menandai keheningan yang panjang sebagai kemungkinan terbangun ketika sinyal lain mendukungnya.

Tidur Nyenyak berada di salah satu ujung skala keteraturan dan REM di ujung lainnya, jadi aplikasi ingin melihat variasi yang konsisten rendah sebelum menyebut sebuah periode Tidur Nyenyak, dan keluar dari Tidur Nyenyak begitu variasinya naik. Klasifikasi suara yang berjalan bersamaan menambahkan konteks dengkuran dan gerakan.

Label Hening

Menentukan tahap dari audio punya satu batas bawaan. Ia hanya bisa mengklasifikasikan apa yang didengarnya. Ketika pernapasan Anda terlalu pelan untuk ditempatkan mikrofon ke dalam sebuah tahap, dan tidak ada tanda bahwa Anda terjaga, aplikasi menandai rentang itu sebagai Hening alih-alih menebak. Ini sering terjadi pada orang yang bernapas pelan, atau ketika kipas atau pendingin ruangan menutupi suaranya.

Hening dihitung sebagai tidur yang nyenyak. Ia masuk ke total waktu tidur Anda dan memberi nilai pada bagian pemulihan dari skor tidur Anda, jadi malam yang tenang tetap terbaca sebagai malam yang baik. Mengarang tahap tanpa bukti apa pun akan membuat data kurang dapat dipercaya, jadi aplikasi menandai ketidakpastian itu dan berhenti di situ.

Laju pernapasan dan keteraturan pernapasan

Dua pengukuran pernapasan masuk ke model tahap, dan keduanya muncul dalam hasil Anda:

• Laju pernapasan ditampilkan dalam napas per menit (npm), dihitung dari selang waktu antara napas yang didengar aplikasi. Rentang khas orang dewasa selama tidur adalah 12 hingga 20 npm. Aplikasi mengambil satu pembacaan setiap beberapa menit dan menampilkan rata-rata Anda. Ia menetapkan garis dasar pribadi setelah 10 hingga 15 menit pertama tidur yang terdeteksi, memakai nilai tengah dari pembacaan awal itu supaya satu nilai menyimpang tidak menariknya melenceng. Pembacaan dijaga dalam rentang masuk akal sekitar 6 hingga 25 npm, yang menyaring lonjakan palsu dan tetap membiarkan laju lebih tinggi yang bisa muncul selama REM atau terbangun sejenak.
• Keteraturan pernapasan adalah seberapa konsisten ritme antara napas Anda, pada skala dari tidak teratur hingga stabil. Rentang panjang pernapasan yang sangat stabil mengarah ke Tidur Nyenyak. Peralihan ke pernapasan yang lebih tidak teratur bisa berarti REM.

Keduanya perkiraan dari audio, untuk wawasan Anda sendiri. Jika laju pernapasan Anda jauh di luar rentang normal, bawa itu ke dokter alih-alih mencoba mendiagnosis sendiri.

Apakah aplikasi menggunakan data Apple Watch?

Ya, kalau ada. Jika wearable seperti Apple Watch melaporkan tahap tidur untuk malam itu, Snore Timeline memakai persentase Tidur Nyenyak dan REM dari jam tangan untuk skor tidur Anda, bukan perkiraan audionya sendiri. Wearable mengukur tahap-tahap itu lebih baik daripada audio, jadi aplikasi memberi jalan. Tanpa wearable, ia kembali ke perkiraan berbasis pernapasan dan gerakan. Halaman Apple Watch membahas apa yang ditambahkan jam tangan.

Membaca hipnogram

Hipnogram dalam ringkasan malam Anda menggambar bagaimana Anda berpindah antartahap sepanjang malam. Setiap pita berwarna adalah 5 menit dalam suatu tahap:

• Oranye: periode Terjaga
• Cyan (biru muda): Tidur Ringan
• Indigo (biru tua): Tidur Nyenyak
• Merah muda/Cyan: Tidur REM
• Mint (hijau lembut): Hening, ditampilkan hanya pada malam saat terjadi

Diperbesar

Bacalah dari kiri ke kanan dan Anda bisa menghitung berapa siklus tidur lengkap yang Anda lalui, melihat kapan Tidur Nyenyak paling banyak, dan menemukan di mana REM jatuh. Ketuk blok mana pun dan sebuah pil menampilkan rentang waktu penuh tahap tersebut, seperti "Ringan · 03.50–04.15", dan lini masa berpindah ke momen itu sehingga Anda bisa memeriksa apakah episode dengkuran Anda bertepatan dengan tahap tertentu. Gulir lini masa setelahnya dan garis seleksi hipnogram akan ikut.

Pada malam saat sebuah wearable menyinkronkan data tidur tetapi Anda tidak merekam audio, jalur lini masa menggambar pita tahap dengan warna yang sama, dan bilah status menampilkan tahap serta tanda vital Anda di bawah garis tengah, seperti "Ringan · 57 bpm · 13 napas/mnt · SpO2 96%". Malam yang terekam tetap menampilkan bentuk gelombang biasa.

Distribusi tahap yang umum

Ringkasan malam juga menampilkan berapa persen malam yang Anda habiskan di setiap tahap. Malam yang umum kira-kira tampak seperti ini:

• 45% Tidur Ringan
• 20% Tidur Nyenyak
• 27% Tidur REM
• 8% Terjaga

Persentase itu bergeser mengikuti usia, kesehatan, stres, dan banyak hal lain, jadi bandingkan malam-malam Anda satu sama lain dan jangan pusing menyamai buku teks. Untuk penilaian, aplikasi memperlakukan Tidur Nyenyak sekitar 13 hingga 23 persen sebagai target sehat, dengan 20 persen atau lebih memberi nilai, dan REM sekitar 20 hingga 25 persen. Mendarat di rentang itu dapat menambah poin pada skor tidur Anda. Ini pedoman umum, tidak lebih.

Seberapa akurat perkiraannya?

Klasifikasi ini bersandar pada penelitian yang dipublikasikan tentang bagaimana keteraturan pernapasan berkaitan dengan tahap tidur. Studi yang menentukan tahap dari satu sinyal fisiologis, seperti pernapasan atau variabilitas detak jantung, mencapai sekitar 70% kesesuaian dengan polisomnografi, yang merupakan standar klinis studi tidur. Jadi perkiraan ini memberi Anda gambaran yang lumayan tentang arsitektur tidur Anda secara umum, dan gambaran yang lebih baik tentang tren Anda dari waktu ke waktu.

Kami memeriksa perkiraan ini terhadap PSG-Audio, dataset publik dari laboratorium tidur dengan tahap yang dinilai oleh klinisi, menggunakan 57 rekaman semalam penuh. Tahap dari aplikasi cocok dengan penilaian laboratorium pada sekitar 70% epoch 30 detik, sejalan dengan angka yang dipublikasikan untuk penentuan tahap hanya dari audio pada rekaman yang sama. Ini adalah pemeriksaan offline terhadap sebuah dataset, dan sebagian besar pasien di dalamnya mengalami apnea tidur berat, jadi hasil pada malam biasa di rumah bisa berbeda. Aplikasi ini belum divalidasi secara klinis.

Ada beberapa hal yang mendorong akurasi naik atau turun. Rekaman yang lebih panjang membantu, karena tidur beberapa jam memberi algoritme lebih banyak siklus lengkap untuk dilihat. Ruangan yang bising, pasangan tidur, hewan peliharaan, atau tidur jauh dari mikrofon membuat pernapasan Anda lebih sulit dideteksi, dan perkiraannya ikut memburuk.

Mengapa tidak ada tahap yang terdeteksi

Perkiraan tahap butuh pernapasan yang terdengar sepanjang rekaman. Jika suatu malam tidak menampilkan tahap apa pun, biasanya salah satu dari ini penyebabnya:

• Pernapasan terlalu pelan. Pernapasan Anda mungkin tidak sampai ke mikrofon pada tingkat yang bisa diolahnya.
• Ponsel terlalu jauh. Pernapasan menghilang cepat seiring jarak. 30 hingga 60 cm dari kepala Anda bekerja dengan baik.
• Kebisingan latar. Kipas, pendingin ruangan, dan suara tetap lainnya dapat menutupi pernapasan yang sedang didengarkan aplikasi.
• Rekaman terlalu pendek. Algoritme butuh sekitar 15 menit untuk menetapkan garis dasar Anda sebelum bisa mengklasifikasikan apa pun.

Jika seluruh lini masa kosong, dan yang hilang lebih dari sekadar tahapnya, lihat Pemecahan Masalah.

Referensi penelitian

Klasifikasi tahap bersandar pada makalah-makalah ini:

• Aging Effects on Cardiac and Respiratory Dynamics in Healthy Subjects across Sleep Stages (Schumann dkk., 2010). Menunjukkan bahwa eksponen penskalaan pernapasan berbeda secara terukur antartahap tidur. Tidur dalam punya pernapasan paling teratur, dan REM paling bervariasi. Perbedaan itulah yang ada di balik ambang keteraturan yang dipakai untuk setiap tahap.
• Using Spectral Continuity to Extract Breathing Rate from Heart Rate and Its Applications in Sleep Physiology (Orphanides dkk., 2024). Mengonfirmasi bahwa tidur dalam (N3) punya pernapasan paling stabil dan paling bisa diprediksi di antara semua tahap. Inilah sebabnya aplikasi menuntut variasi yang konsisten rendah untuk menyebut sebuah periode Tidur Nyenyak, dan meninggalkan Tidur Nyenyak saat variasi naik.
• Sleep Stage Classification from Heart-Rate Variability. Melaporkan sekitar 70% kesesuaian dengan polisomnografi saat tahap tidur ditentukan dari satu sinyal fisiologis, yang sebanding dengan pendekatan keteraturan pernapasan yang dipakai di sini.