Monitorování spánku pomocí nositelné elektroniky

Abstract

Monitorování spánku pomocí nositelné elektroniky Monitorace spánku probíhá za běžných podmínek ve spánkových laboratořích s využitím polysomnografu, avšak tato vyšetření bývají často finančně i časově náročná. Cílem této diplomové práce bylo zaznamenat parametry životních funkcí u pacientů spánkové laboratoře a zhodnotit schopnosti použité nositelné elektroniky při monitoraci spánku. Studie se zúčastnilo 30 probandů, kteří byli zároveň pacienty spánkové laboratoře INSPAMED, s.r.o. Použity byly chytré hodinky (Apple Watch Series 10, Samsung Galaxy Watch7) a prsten (Circul+ Wellness Ring), jejichž výstupy byly hodnoceny na základě referenčních dat z polysomnografu. Sledovány byly jednotlivé fáze spánku, délka spánku a hodnoty tepové frekvence (TF) s periferní saturací krve kyslíkem (SpO2). Z výsledků provedené studie vyplývá, že nositelná zařízení dokáží v určité míře klasifikovat fáze spánku u více-třídového rozdělení, stejně tak jako rozlišit samotný spánek od bdění. Celková přesnost klasifikace u více-třídového rozdělení zohledňující četnost jednotlivých tříd byla 76,73 % pro hodinky Apple a 78,97 % pro hodinky Samsung. U rozlišení spánku od bdění prokázaly hodinky Apple senzitivitu 96,02 % a Samsung 92,55 %. Zařízení také prokázala dostatečnou přesnost při měření TF a SpO. U Apple hodinek byl průměrný rozdíl pro SpO2 1,11 % a u TF -0,68 tepů/min. U hodinek Samsung byl průměrný rozdíl pro SpO2 -0,51 % a pro TF 0,50 tepů/min. U prstenu Circul+ byla měření nejméně přesná, když průměrný rozdíl pro SpO2 byl 3,19 % a pro TF -0,86 tepů/min. Výsledky z této studie naznačují, že současná nositelná zařízení by mohla do určité míry doplňovat klasické metody měření, především pro orientační hodnocení spánku mimo klinické prostředí, ne však tyto metody zcela nahradit.

Sleep assessment using wearable electronics Sleep monitoring is routinely performed in sleep laboratories using polysomnography, but these examinations are often costly and time-consuming. The aim of this thesis was to record vital signs parameters in sleep laboratory patients and to evaluate the capabilities of the wearable electronics used in sleep monitoring. The study involved 30 probands who were also patients of the sleep laboratory of INSPAMED, s.r.o. Smart watches (Apple Watch Series 10, Samsung Galaxy Watch7) and a ring (Circul+ Wellness Ring) were used and their outputs were evaluated using reference data from a polysomnography. The different sleep stages, sleep duration and pulse rate (PR) values with peripheral blood oxygen saturation (SpO2) were monitored. The results of the conducted study indicate that wearable devices are capable, to a certain extent, of classifying sleep stages in multi-class categorization, as well as distinguishing sleep from wakefulness. The overall classification accuracy for the multi-class distribution taking into account the frequency of each class was 76,73 % for Apple watches and 78.97% for Samsung watches. For distinguishing sleep from wakefulness, the Apple and Samsung watches demonstrated a sensitivity of 96,02 % and 92,55 %, respectively. The devices also demonstrated sufficient accuracy in measuring PR and SpO. For the Apple watch, the mean difference was 1,11 % for SpO2 and -0.68 bpm for PR. For the Samsung watch, the mean difference for SpO2 was -0,51 % and for PR 0,50 bpm. For the Circul+ ring, the measurements were the least accurate, with an average difference for SpO2 of 3,19 % and for PR of -0.86 bpm. The results from this study suggest that current wearable devices could complement conventional measurement methods to some extent, especially for orientation sleep assessment outside the clinical setting, but not replace these methods entirely.