睡眠呼吸暂停，睡眠时正常呼吸受到干扰，会对人的身心健康产生负面影响。在埃恩霍芬医学技术创新中心(e/MTIC)的一项研究合作中，TU/e和Kempenhaeghe癫痫和睡眠中心合作，Gabriele Papini开发了一种监测睡眠呼吸暂停的方法，使用一种紧凑的腕带设备，佩戴舒适，可用于长期家庭监测。2月18日，帕皮尼在电气工程系为他的博士论文进行答辩。
列奥纳多·达·芬奇曾经说过“过得好的一天会带来快乐的睡眠”，但反过来也是正确的。睡眠对于身体和精神的休息和恢复至关重要，但适当的睡眠可能会被几种疾病扰乱，其中最常见的是阻塞性睡眠呼吸暂停(OSA)，全球有10亿人受其影响。
电气工程系生物医学诊断实验室的博士研究员Gabriele Papini说:“高达80%的中度或重度阻塞性睡眠呼吸暂停患者可能没有被诊断出来，这可能会对健康产生重大影响。”
阻塞性睡眠呼吸暂停会阻碍空气的正常流动，从而扰乱睡眠，剥夺身体充足的氧气供应。Papini指出:“如果不及时治疗，阻塞性睡眠呼吸暂停综合症的影响包括白天嗜睡、疲劳和心血管问题。”“因此，适时诊断至关重要。”
转向这套
在临床测试中，OSA诊断的黄金标准是多导睡眠图和多导睡眠呼吸暂停测试，但这两种测试都要求患者在夜间佩戴传感器来监测大脑活动、心率和肌肉活动等功能。
Papini说:“来自不同传感器的信号被组合起来，每小时睡眠中不寻常呼吸事件的数量被计算在组合的信号中。”“这被称为呼吸暂停-低呼吸指数。”
然而，黄金标准的OSA工具并不适合在多个晚上进行筛选和监测，因为传感器佩戴起来会不舒服，会影响睡眠，而且不可能在家里使用。“我的研究着眼于一种可以让病人在家使用的舒适测量方法，这也解决了筛查和监测问题。”
帕皮尼的解决方案的关键是什么呢?这个方法的灵感来自智能手表和健身追踪器等流行的可穿戴设备。
得到批准
帕皮尼说:“我们想设计一个紧凑的系统，不需要由睡眠临床医生操作，而且人们自己也能轻松使用。”
因此，帕皮尼和他的同事开发了一种方法，使用一种看起来像智能手表或健身追踪器的手腕穿戴设备，用led发出的绿光照亮皮肤。一部分光被体内的血液反射，然后被光传感器探测到。
在这项研究中，有500人，包括健康人士和患有睡眠障碍(如阻塞性睡眠呼吸暂停或失眠)的人，在睡觉时佩戴了该设备。关于这些实验的更多内容，但是反射光信号中包含了什么信息呢?
帕皮尼说:“首先，这个信号包含心跳脉冲，可以检测到这些变化是否与阻塞性睡眠呼吸暂停有关。”“同样的信号也包含了呼吸系统的信息，这也可以用于诊断OSA，但在正确分析信号之前，我们需要改善信号质量。”
在睡眠期间，信号噪声可能是由运动或睡眠期间手表压力增加等因素造成的。因此，Papini从信号中计算出一个平均脉冲，将每个脉冲与平均脉冲进行比较，找出受噪声影响的脉冲，然后将它们去除。由于正常的呼吸会受到阻塞性睡眠呼吸暂停的影响，Papini通过观察脉冲振幅的变化来隔离呼吸部分的信号。
进行实验测试
有了手腕佩戴的绿光设备和一种获得干净信号的方法，该设备随后被投入测试。然而，这些信号分析起来相当复杂，因此帕皮尼求助于深度学习。
Papini说:“我们使用深度学习卷积模型来识别呼吸事件，然后用这些模型来计算患者的呼吸暂停低通气指数(AHI)。”
深度学习模型的训练首先使用了250名有和没有睡眠障碍的患者的记录。然后，这个训练过的模型被用来检查另外250名患者的OSA信号。结果很有希望。
“使用我们的腕带设备计算的AHI值与金标准方法计算的AHI值非常一致。因此，人们可以在家里使用这种设备来检测和监测OSA。”
未来的睡眠
Kempenhaeghe的睡眠学家塞巴斯蒂安·奥维姆(Sebastiaan Overeem)是帕皮尼的主要导师，他对未来非常乐观:“希望这项研究能带来新技术，在更好的诊断之外，还能检查治疗睡眠障碍患者的效率。”更重要的是，这款设备可以在家使用，也可以长时间使用。”
帕皮尼很快指出了这款腕带设备的一个重要方面。“不幸的是，它并不像黄金标准那样精确，特别是那些测量脑电波的方法，而且永远不会取代黄金标准。但临床医生可以要求患者在不需要大量电缆和传感器的情况下，长时间监测OSA时使用该设备。”
因此，当达·芬奇宣称好好度过一天对于快乐睡眠的重要性时，他的意大利同事加布里埃尔·帕皮尼发明了一种设备来诊断不快乐睡眠的原因，从而帮助越来越多的人体验那些好好度过的日子。
