Peringkat Tidur daripada Audio

Cara anggaran peringkat berfungsi

Pernafasan anda berubah apabila anda bergerak melalui peringkat tidur, dan perbezaannya boleh didengar. App melihat betapa teraturnya pernafasan anda dan betapa banyak ia berubah, menggunakan rakaman yang sama yang sudah dipakainya untuk pengesanan dengkuran dan pengesanan gangguan pernafasan. Tiada apa-apa lagi untuk disediakan.

Kira-kira 15 minit selepas rakaman bermula, algoritma mengira garis dasar pernafasan peribadi anda, iaitu kadar dan keteraturan biasa anda. Dari situ ia mengukur baki malam berbanding garis dasar anda sendiri dan bukan purata populasi, serta menerapkan ambang daripada penyelidikan yang diterbitkan untuk meletakkan setiap tempoh ke dalam satu peringkat.

Yang paling berat ialah keteraturan pernafasan, tetapi algoritma juga melihat:

• Kadar pernafasan, yang biasanya melambat apabila anda masuk ke tidur yang lebih lena.
• Corak dengkuran, kerana dengkuran yang dikesan app sepanjang malam masuk ke model yang sama.
• Waktu malam yang mana, kerana tidur mengikut lengkung yang boleh dijangka. Tidur Lena bertimbun pada awal malam, dan REM bertambah menjelang pagi.
• Pergerakan, kerana perubahan bunyi yang besar menunjukkan anda sedang bergerak, yang mencadangkan tidur yang lebih ringan atau jaga sekejap.

Hasilnya muncul sebagai hipnogram dalam ringkasan malam anda.

Empat peringkat dan tanda pernafasannya

Setiap peringkat meninggalkan cap jarinya sendiri dalam pernafasan anda:

• Tidur Lena: pernafasan mantap dan teratur dengan varians rendah. Inilah peringkat yang memulihkan, dan iramanya paling menyerupai metronom antara semuanya. Kebanyakannya anda dapat pada awal malam, terutamanya dalam 90 minit pertama dan beberapa jam pertama.
• Tidur REM: pernafasan tidak teratur dengan varians tinggi. REM ialah tidur bermimpi. Ia biasanya bermula sekitar 40 hingga 50 minit selepas anda lena dan bertambah menjelang pagi, sebab itulah memendekkan malam mengorbankan lebih banyak REM daripada apa-apa lain.
• Tidur Ringan: keteraturan sederhana, di suatu tempat antara dua yang lain. Tidur Ringan ialah peringkat peralihan dan yang paling mudah untuk terjaga.
• Jaga: pergerakan, bunyi, atau pernafasan yang tidak sepadan dengan tidur. App juga menandakan senyap yang panjang sebagai kemungkinan jaga apabila isyarat lain menyokongnya.

Tidur Lena berada di satu hujung skala keteraturan dan REM di hujung yang lain, jadi app mahu melihat varians yang rendah secara konsisten sebelum memanggil sesuatu tempoh Tidur Lena, dan ia keluar daripada Tidur Lena sebaik varians meningkat. Pengelasan bunyi yang berjalan seiring menambah konteks dengkuran dan pergerakan.

Label Senyap

Menentukan peringkat daripada audio ada satu had semula jadi. Ia hanya boleh mengelaskan apa yang didengarnya. Apabila pernafasan anda terlalu perlahan untuk mikrofon meletakkannya dalam satu peringkat, dan tiada apa-apa mencadangkan anda terjaga, app menandakan tempoh itu sebagai Senyap dan bukannya meneka. Ini kerap berlaku bagi orang yang bernafas senyap, atau apabila kipas atau penghawa dingin menutup bunyinya.

Senyap dikira sebagai tidur yang menenangkan. Ia masuk ke dalam jumlah masa tidur anda dan memberi kredit kepada bahagian memulihkan skor tidur anda, jadi malam yang senyap tetap dibaca sebagai malam yang baik. Mencipta peringkat tanpa sebarang bukti akan menjadikan data kurang boleh dipercayai, jadi app melabelkan ketidakpastian itu dan berhenti di situ.

Kadar pernafasan dan keteraturan pernafasan

Dua ukuran pernafasan masuk ke model peringkat, dan kedua-duanya muncul dalam keputusan anda:

• Kadar pernafasan ditunjukkan dalam nafas seminit (npm), dikira daripada masa antara nafas yang didengari app. Julat biasa seorang dewasa semasa tidur ialah 12 hingga 20 npm. App mengambil satu bacaan setiap beberapa minit dan memaparkan purata anda. Ia menetapkan garis dasar peribadi selepas 10 hingga 15 minit pertama tidur yang dikesan, menggunakan nilai tengah bacaan awal itu supaya satu nilai terpencil tidak menariknya senget. Bacaan dikekalkan dalam julat munasabah sekitar 6 hingga 25 npm, yang menapis lonjakan palsu dan tetap membenarkan kadar lebih tinggi yang boleh muncul semasa REM atau jaga sekejap.
• Keteraturan pernafasan ialah betapa konsistennya irama antara nafas anda, pada skala daripada tidak teratur kepada mantap. Tempoh panjang pernafasan yang sangat mantap menunjuk ke arah Tidur Lena. Peralihan kepada pernafasan yang lebih tidak teratur boleh bermakna REM.

Kedua-duanya anggaran daripada audio, untuk pemahaman anda sendiri. Jika kadar pernafasan anda jauh di luar julat normal, bawa ia kepada doktor dan bukannya membuat diagnosis sendiri.

Adakah app menggunakan data Apple Watch?

Ya, apabila ia ada. Jika peranti boleh pakai seperti Apple Watch melaporkan peringkat tidur untuk malam itu, Snore Timeline menggunakan peratusan Tidur Lena dan REM daripada jam tangan untuk skor tidur anda, bukan anggaran audionya sendiri. Peranti boleh pakai mengukur peringkat tersebut lebih baik daripada yang audio mampu, jadi app memberi laluan kepadanya. Tanpa peranti boleh pakai, ia kembali kepada anggaran berasaskan pernafasan dan pergerakan. Halaman Apple Watch menerangkan apa yang ditambah oleh jam tangan.

Membaca hipnogram

Hipnogram dalam ringkasan malam anda melukis bagaimana anda bergerak melalui peringkat-peringkat sepanjang malam. Setiap jalur berwarna ialah 5 minit dalam satu peringkat tertentu:

• Jingga: tempoh Jaga
• Sian (biru muda): Tidur Ringan
• Indigo (biru lena): Tidur Lena
• Merah jambu/Sian: Tidur REM
• Pudina (hijau lembut): Senyap, dipaparkan hanya pada malam yang ia berlaku

Dizum masuk

Baca dari kiri ke kanan dan anda boleh mengira berapa banyak kitaran tidur lengkap yang anda lalui, melihat bila anda mendapat paling banyak Tidur Lena, dan mengesan di mana REM jatuh. Ketik mana-mana blok dan satu pel menunjukkan julat masa penuh peringkat itu, seperti "Ringan · 3:50 pagi – 4:15 pagi", dan garis masa beralih ke saat itu supaya anda boleh menyemak sama ada episod dengkuran anda sejajar dengan sesuatu peringkat. Leret garis masa selepas itu dan garis pilihan hipnogram akan mengikut.

Pada malam apabila peranti boleh pakai menyegerakkan data tidur tetapi anda tidak merakam audio, jalur garis masa melukis reben peringkat dalam warna yang sama, dan bar status menunjukkan peringkat serta tanda vital anda di bawah garis tengah, seperti "Ringan · 57 bpm · 13 npm · SpO2 96%". Malam yang dirakam mengekalkan bentuk gelombang biasa.

Taburan peringkat yang tipikal

Ringkasan malam juga memaparkan berapa peratus daripada malam itu anda habiskan dalam setiap peringkat. Satu malam biasa mungkin kelihatan lebih kurang begini:

• 45% Tidur Ringan
• 20% Tidur Lena
• 27% Tidur REM
• 8% Jaga

Peratusan itu beralih mengikut umur, kesihatan, tekanan dan banyak lagi, jadi bandingkan malam anda sendiri antara satu sama lain dan jangan bimbang tentang memadani buku teks. Untuk pemarkahan, app menganggap Tidur Lena sekitar 13 hingga 23 peratus sebagai sasaran sihat, dengan 20 peratus atau lebih memperoleh kredit, dan REM kira-kira 20 hingga 25 peratus. Mendarat dalam julat itu boleh menambah mata pada skor tidur anda. Ia garis panduan umum dan tidak lebih daripada itu.

Sejauh mana tepat anggaran ini?

Pengelasan ini bersandar pada penyelidikan yang diterbitkan tentang bagaimana keteraturan pernafasan berkait dengan peringkat tidur. Kajian yang menentukan peringkat daripada satu isyarat fisiologi sahaja, seperti pernafasan atau kebolehubahan kadar denyutan jantung, mencapai kira-kira 70% persetujuan dengan polisomnografi, iaitu piawai klinikal kajian tidur. Jadi anggaran ini memberi anda gambaran yang munasabah tentang seni bina tidur umum anda, dan gambaran yang lebih baik tentang trend anda dari masa ke masa.

Kami menyemak anggaran ini dengan PSG-Audio, set data awam makmal tidur dengan peringkat yang dinilai oleh klinisian, menggunakan 57 rakaman sepanjang malam. Peringkat daripada app sepadan dengan penilaian makmal pada kira-kira 70% epok 30 saat, selaras dengan angka yang diterbitkan bagi penentuan peringkat menggunakan audio sahaja pada rakaman yang sama. Ini ialah semakan luar talian terhadap set data, dan kebanyakan pesakit di dalamnya mengalami apnea tidur yang teruk, jadi keputusan pada malam biasa di rumah mungkin berbeza. App ini belum disahkan secara klinikal.

Ada beberapa perkara yang menolak ketepatan naik atau turun. Rakaman yang lebih panjang membantu, kerana beberapa jam tidur memberi algoritma lebih banyak kitaran lengkap untuk dilihat. Bilik yang bising, pasangan tidur, haiwan peliharaan, atau tidur jauh daripada mikrofon menjadikan pernafasan anda lebih sukar dikesan, dan anggaran menjadi lebih buruk bersamanya.

Mengapa tiada peringkat dikesan

Anggaran peringkat memerlukan pernafasan yang boleh didengar sepanjang rakaman. Jika sesuatu malam tidak menunjukkan peringkat langsung, biasanya salah satu daripada ini:

• Pernafasan terlalu perlahan. Pernafasan anda mungkin tidak sampai ke mikrofon pada tahap yang ia boleh gunakan.
• Telefon terlalu jauh. Pernafasan hilang dengan cepat mengikut jarak. 30 hingga 60 cm daripada kepala anda berfungsi dengan baik.
• Bunyi latar. Kipas, penghawa dingin dan bunyi tetap lain boleh menutup pernafasan yang sedang didengari app.
• Rakaman terlalu pendek. Algoritma perlukan kira-kira 15 minit untuk menetapkan garis dasar anda sebelum ia boleh mengelaskan apa-apa.

Jika seluruh garis masa keluar kosong, dan yang hilang lebih daripada sekadar peringkat, lihat Penyelesaian Masalah.

Rujukan penyelidikan

Pengelasan peringkat bersandar pada kertas kajian ini:

• Aging Effects on Cardiac and Respiratory Dynamics in Healthy Subjects across Sleep Stages (Schumann et al., 2010). Menunjukkan bahawa eksponen penskalaan pernafasan berbeza secara boleh diukur antara peringkat tidur. Tidur lena mempunyai pernafasan paling teratur, dan REM paling berubah-ubah. Perbezaan itulah yang berada di sebalik ambang keteraturan yang digunakan untuk setiap peringkat.
• Using Spectral Continuity to Extract Breathing Rate from Heart Rate and Its Applications in Sleep Physiology (Orphanides et al., 2024). Mengesahkan bahawa tidur lena (N3) mempunyai pernafasan paling stabil dan paling boleh dijangka antara semua peringkat. Inilah sebabnya app menuntut varians yang rendah secara konsisten untuk memanggil sesuatu tempoh Tidur Lena, dan meninggalkan Tidur Lena apabila varians meningkat.
• Sleep Stage Classification from Heart-Rate Variability. Melaporkan kira-kira 70% persetujuan dengan polisomnografi apabila peringkat tidur ditentukan daripada satu isyarat fisiologi, setanding dengan pendekatan keteraturan pernafasan yang digunakan di sini.