Accurate contactless sleep apnea detection framework with signal processing and machine learning methods

多导睡眠图 睡眠呼吸暂停 计算机科学 雷达 呼吸暂停 人工智能 睡眠(系统调用) 信号(编程语言) 模式识别(心理学) 医学 麻醉 电信 程序设计语言 操作系统
作者
Zhongxu Zhuang,Fengxia Wang,Xuan Yang,Li Zhang,Chang‐Hong Fu,Jing Xu,Changzhi Li,Hong Hong
出处
期刊:Methods [Elsevier BV]
卷期号:205: 167-178 被引量:21
标识
DOI:10.1016/j.ymeth.2022.06.013
摘要

The detection of sleep apnea is critical for assessing sleep quality. It is also a proven biometric in diagnosing cardiovascular and other diseases. Recent studies have shown that radar-based non-contact vital sign monitoring system can effectively detect sleep apnea. However, the detection accuracy in the current study still needs to be improved. In this paper, we propose a sleep apnea detection framework based on FMCW radar. First, the radar system is employed to record the sleep data throughout the night with polysomnography (PSG) comparison. Then, in order to extract more accurate respiratory signal from the raw radar data, the signal processing methods are investigated to solve the observed discontinuity phenomenon. Finally, machine learning methods are adopted. The apneic and not-apneic events are classified accurately by selecting effective features of respiratory signal. As shown in the experimental results, the proposed system could achieve a good classification performance with an accuracy of 95.53%, a sensitivity of 72.60%, a specificity of 97.32%, a Kappa of 0.68, and an F-score of 0.84.
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