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从音频识别睡眠阶段

了解你的呼吸声音如何转化为睡眠阶段估算,以及如何解读这些数据。

本页内容

Snore Timeline 会估算你在夜晚每个时刻所处的睡眠阶段:清醒、浅睡、深睡或快速眼动睡眠,同时还有第五个标签"静默",用于标记完全听不到任何声音的时段。这些估算仅来自你的呼吸声音,由你用于鼾声检测的麦克风采集。本页介绍每个阶段背后的信号特征、如何解读每晚摘要中的睡眠图,以及这些估算能和不能告诉你什么。

睡眠阶段估算的工作原理

随着你经历不同的睡眠阶段,呼吸的特征也会随之变化,而这些变化是可以被听到的。应用会通过麦克风分析你呼吸模式的规律性和变化幅度——这与驱动鼾声检测和呼吸中断检测的录音相同,因此睡眠阶段估算无需额外设置。

录音约 15 分钟后,算法会建立你的个人呼吸基线:即你的典型呼吸频率和规律性。随后,它会以你自己的基线(而非人群平均值)为参照来衡量整个夜晚,并应用基于研究的阈值将每个时段分类到对应的睡眠阶段。

呼吸规律性承载了大部分信号,但算法还会综合考量以下因素:

  • 呼吸频率:随着进入更深的睡眠,呼吸频率通常会减慢。
  • 鼾声模式:夜间检测到的鼾声数据会同步输入到同一模型中。
  • 夜间时段:睡眠结构遵循可预测的规律——深睡集中在夜晚前段,而快速眼动睡眠则随着天亮逐渐增多。
  • 体动:声音的大幅变化往往指向身体运动,提示较浅的睡眠或短暂觉醒。

分析结果以彩色色带的形式显示在你的时间线背景中,同时以睡眠图的形式呈现在每晚摘要里。

四个阶段及其呼吸特征

每个睡眠阶段在呼吸上都有独特的印记:

  • 深睡:呼吸平稳规律,变化幅度低。这是恢复性睡眠阶段,呼吸节律最接近节拍器。深睡最常出现在夜晚前段,尤其是前 90 分钟和前几个小时。
  • 快速眼动睡眠:呼吸模式不规则,变化幅度高。快速眼动睡眠是做梦的阶段,通常在入睡约 40 至 50 分钟后开始出现,并随着天亮逐渐增多——这也是睡眠不足时快速眼动睡眠损失最多的原因。
  • 浅睡:呼吸规律性适中,介于两个极端之间。浅睡是过渡阶段,也是最容易被唤醒的阶段。
  • 清醒:出现体动、声音,或呼吸模式与睡眠不符。当其他信号支持时,应用也会将长时间静默标记为可能的觉醒。

由于深睡处于规律性量表的一端,而快速眼动睡眠处于另一端,应用需要持续的低呼吸变化幅度才能将某段时间归类为深睡,一旦变化幅度上升,便会退出深睡分类。同步运行的声音分类功能还会提供鼾声和体动的背景信息。

静默标签

基于音频的睡眠阶段分析有一个客观局限:它只能对能听到的内容进行分类。当你的呼吸声太轻,麦克风无法解析出具体阶段,但又没有迹象表明你处于清醒状态时,应用会将该时段标记为静默,而不是随意猜测。这种情况在呼吸较轻的人群中很常见,或者在风扇、空调等环境噪音掩盖呼吸声时也会出现。

静默被视为有效的休息睡眠,计入总睡眠时长,并在你的睡眠评分中获得恢复性部分的加分——因此真正安静的夜晚同样会被判读为良好睡眠。在没有依据的情况下臆造睡眠阶段只会降低数据的可信度,所以应用选择如实标记不确定性。

呼吸频率与呼吸规律性

有两项呼吸测量指标输入睡眠阶段模型,两者都会显示在你的结果中:

  • 呼吸频率以每分钟呼吸次数(bpm)表示,根据检测到的相邻呼吸之间的时间间隔计算得出。成人睡眠时的典型范围为每分钟 12 至 20 次。应用每隔几分钟记录一次读数,并显示平均值。在检测到睡眠的最初约 10 至 15 分钟后,应用会建立个人基线,取这段时间读数的中位值,以避免个别异常值产生影响。读数会被限制在约每分钟 6 至 25 次的生理范围内,以过滤虚假峰值,同时允许快速眼动睡眠或短暂觉醒时可能出现的较高频率。
  • 呼吸规律性描述呼吸节律的一致性,从不规则到稳定,以量表呈现。持续且非常平稳的呼吸倾向于指向深睡,而规律性下降、呼吸变得不规则则可能提示快速眼动睡眠。

两者都是基于音频的估算,仅供个人参考。如果呼吸频率明显偏离正常范围,建议与医生沟通,而不要自行诊断。

应用是否使用 Apple Watch 数据?

是的,如果有可用数据的话。若 Apple Watch 等可穿戴设备上报了当晚的睡眠阶段数据,Snore Timeline 会采用手表提供的深睡和快速眼动睡眠百分比来计算睡眠评分,而非使用自身的音频推算结果。可穿戴设备对这些阶段的检测比音频分析更为准确,因此应用会优先采用其数据。在没有连接可穿戴设备的情况下,应用会退回到基于呼吸和体动的自有估算。Apple Watch 页面详细介绍了手表所能提供的数据内容。

解读睡眠图

清醒 REM 浅睡 深睡 静默 晚上11点 早上6点 每个色块约为5分钟
睡眠图在整夜中逐步切换睡眠阶段。每个彩色色块约为五分钟,颜色与时间线上的色带对应。

每晚摘要中的睡眠图呈现了你整晚经历各睡眠阶段的变化过程。每个彩色色带代表 5 分钟的特定阶段:

  • 橙色:清醒时段
  • 青色(浅蓝色):浅睡
  • 靛蓝色(深蓝色):深睡
  • 粉色/青色:快速眼动睡眠
  • 薄荷色(柔和绿色):静默,仅在当晚出现时显示
包含睡眠阶段睡眠图的每晚摘要
放大查看 睡眠图,显示整晚的清醒、快速眼动、浅睡、深睡和静默阶段及各阶段占比
睡眠图以 5 分钟为单位,用彩色色带呈现整晚的睡眠阶段变化。

从左到右阅读睡眠图,你可以数出完整的睡眠周期次数、看到深睡最集中的时间段,以及快速眼动睡眠的出现时机。睡眠阶段色带也会显示在你时间线波形图的背景中,让你能够直观地判断鼾声片段是否与特定睡眠阶段重叠。

典型阶段分布

每晚摘要还会显示你在各睡眠阶段所占的时间百分比。一个典型的夜晚大致如下:

  • 浅睡 45%
  • 深睡 20%
  • 快速眼动睡眠 27%
  • 清醒 8%

这些百分比会随年龄、健康状况、压力水平及其他因素而变化,因此建议将你的每晚数据相互对比,而非与教科书数值进行比较。在评分方面,应用将深睡约 13% 至 23% 视为健康目标,达到 20% 或以上可为你的评分加分;快速眼动睡眠目标约为 20% 至 25%。达到这些范围可为你的睡眠评分加分。这些只是一般性参考,并非医学评估。

估算的准确性如何?

睡眠阶段分类基于已发表的研究成果,这些研究探讨了呼吸规律性与睡眠阶段之间的关系。利用单一生理信号(如呼吸或心率变异性)进行睡眠分期的研究,与多导睡眠图(临床睡眠研究标准)的一致性约为 70%。这些估算能为你提供关于总体睡眠结构的有效参考,以及更有价值的——你随时间变化的趋势。

多种因素会影响准确性。较长的录音时间有助于提升准确性,因为数小时的睡眠数据让应用能够观察到更完整的睡眠周期。嘈杂的环境、同床伴侣、宠物,或手机距离麦克风太远,都会降低呼吸检测的可靠性,进而影响估算质量。

医疗说明

这些是基于音频分析的估算结果,并非临床测量。临床睡眠分期使用脑电波、眼球运动和肌肉活动等信号,而这些是音频无法捕捉的。Snore Timeline 未经多导睡眠图验证,无法诊断睡眠呼吸暂停或任何睡眠障碍。请将睡眠阶段分析作为一般性参考,如果你对自己的睡眠有疑虑,请咨询医疗专业人员。

为何未检测到睡眠阶段

睡眠阶段估算需要在整个录音过程中保持可听的呼吸声。如果某晚没有显示任何阶段,通常是以下原因之一:

  • 呼吸声太轻。 你的呼吸可能无法以可分析的音量到达麦克风。
  • 手机放置太远。 呼吸声随距离衰减很快;距头部 30 至 60 厘米效果最佳。
  • 背景噪音。 风扇、空调及其他持续性噪音可能掩盖应用所监听的呼吸声。
  • 录音时间太短。 算法需要约 15 分钟来建立你的基线,之后才能进行分类。
提示

每晚保持相同的手机放置位置,尽量保持房间安静,并录制完整的整夜睡眠。录音时长达到 6 小时或以上,能让算法获取最完整的睡眠周期数据;固定放置位置也能让不同夜晚的数据更具可比性。

如果整个时间线都是空白,而不仅仅是缺少睡眠阶段数据,请参阅问题排查

研究参考文献

睡眠阶段分类算法参考了以下研究: