• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제35권3호
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• pp.55-61
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• 2014

In sleep monitoring system, polysomnography (PSG) is the gold-standard but previous studies revealed that attaching numerous amount of sensors disturb sleep during the test which is the fundamental disadvantage of PSG. We suggest an unconstrained rapid-eye-movement (REM) sleep monitoring method measured with polyvinylidene (PVDF) film-based sensor for the normal and the obstructive sleep apnea (OSA) patients. Nine normal subjects and seventeen OSA patients have participated in the study. During REM sleep, rate and variability of respiration are known to be greater than in other sleep stages. Based on this phenomena, respiratory signals of participants were unconstrainedly measured using the PVDF-based sensor with the PSG and REM sleep were extracted from the average rate and variability of respiration. In epoch-by-epoch REM sleep detection, proposed method classified REM sleep with an average sensitivity of 72.3%, specificity of 92.5%, accuracy of 88.9%, and kappa statistic of 0.60 compared to the results of PSG. Student's t-test showed no significant difference between the results of normal and OSA group. This method is potentially applicable to REM sleep detection in homing environment or ambulatory monitoring.

• 한국산업융합학회 논문집
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• 제23권3호
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• pp.433-444
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• 2020

This study proposes a method to improve the sleep stage and efficiency estimation of sleep apnea patients using a UWB (Ultra-Wideband) radar. Motion and respiration extracted from the radar signal were used. Respiratory signal disturbances by motion artifacts and irregular respiration patterns of sleep apnea patients are compensated for in the preprocessing stage. Preprocessing calculates the standard deviation of the respiration signal for a shift window of 15 seconds to estimate thresholds for compensation and applies it to the breathing signal. The method for estimating the sleep stage is based on the difference in amplitude of two kinds of smoothed respirations signals. In smoothing, the window size is set to 10 seconds and 34 seconds, respectively. The estimated feature was processed by the k-nearest neighbor classifier and the feature filtering model to discriminate between the sleep periods of the rapid eye movement (REM) and non-rapid eye movement (NREM). The feature filtering model reflects the characteristics of the REM sleep that occur continuously and the characteristics that mainly occur in the latter part of this stage. The sleep efficiency is estimated by using the sleep onset time and motion events. Sleep onset time uses estimated features from the gradient changes of the breathing signal. A motion event was applied based on the estimated energy change in the UWB signal. Sleep efficiency and sleep stage accuracy were assessed with polysomnography. The average sleep efficiency and sleep stage accuracy were estimated respectively to be about 96.3% and 88.8% in 18 sleep apnea subjects.

• 전기전자학회논문지
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• 제23권4호
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• pp.1273-1279
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• 2019

수면 질환에 사용되는 수면다원검사는 그 비용 및 시간적 제약으로 새로운 대안을 찾을 필요가 절실하다. 최근 웨어러블 헬스기기가 대중화 되면서 기존의 액티그래피를 이용한 수면분석을 대신하려는 다양한 연구가 되고 있으나 이들 기기의 데이터 및 알고리즘은 접근성 및 성능에 있어 매우 제한적인 상황이다 본 논문에서는 자체 제작된 가속도계 센서모듈을 이용한 수면 중 움직임 정보를 이용하여 AASM표준 방식 기준으로 분류된 수면 단계를 예측하고, 센서의 움직임 정보와 뇌파의 δ파와 θ파의 파워스펙트럼 비교를 통해 수면의 주기를 추정할 수 있는 방법을 제시했다. 31명의 공개된 PSG 분석결과를 이용한 수면 단계 예측 결과 85.26%의 정확도를 보였다. 움직임 신호의 특성과 δ파와 θ파의 파워 변화를 비교한 결과 REM수면과 NREM수면의 반복 주기를 제시한 알고리즘으로 찾을 수 있는 가능성이 있음을 보였다.

• 대한의용생체공학회:의공학회지
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• 제35권6호
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• pp.211-218
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• 2014

The objective of this research is to develop an automatic algorithm based on electrocardiogram (ECG) to estimate slow-wave sleep (SWS). An algorithm is based on 7 indices extracted from heart rate on ECG which simultaneously recorded with standard full night polysomnography from 31 subjects. Those 7 indices were then applied to independent component analysis to extract a feature that discriminates SWS and other sleep stages. Overall Cohen's kappa, accuracy, sensitivity and specificity of the algorithm to detect 30s epochs of SWS were 0.52, 0.87, 0.70 and 0.90, respectively. The automatic SWS detection algorithm could be useful combining with existing REM and wake estimation technique on unattended home-based sleep monitoring.

• Tuberculosis and Respiratory Diseases
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• 제48권6호
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• pp.956-963
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• 2000

연구배경 : 폐쇄성 수면 무호흡증 환자 중 수평와위보다 측와위에서 호흡장애의 정도가 호전되는 체위성 폐쇄성 수면 무호흡증 환자의 신체계측인자와 수면단계 및 수면구조의 특성, 그리고 동맥혈산소포화도의 차이를 수면다원검사를 통하여 확인하고자 하였다. 대상 및 방법 : 1996년부터 1998년까지 수면장애로 영남대학병원에서 수면다원검사를 실시하여 폐쇄성 수면 무호흡증으로 진단된 환자 중 20세 이상으로 체질량지수(BMI) 20 이상, 호흡장애지수(RDI) 10 이상, 수평와위와 측와위로 각각 30분 이상 수면을 취했던 환자 50명을 대상으로 하였다. Cartwright 등의 기준에 따라 체위성, 비체위성 수면 무호흡증으로 구분하였다. 수면 다원 검사와 동맥혈 산소포도를 측정하였고 자동 체위감지 장치와 전문검사자의 관찰로 환자의 체위를 확인하였다. 결과 : 체위성 폐쇄성 수면 무호흡증 환자는 전체 폐쇄성 수면 무호흡증 환자의 30%를 차지하였다. 이들의 신체 계측의 특징은 비체위성 무호흡증 환자와 비교할 때 몸무게는 낮은 경향이 있었고(p>0.05), 체질량지수는 낮았다(p<0.05). 체위성 폐쇄성 수면 무호흡증 환자는 수면효율이 높고(p<0.05), 총 수면시간과 깊은 수면을 나타내는 3, 4 단계의 수면지속 시간은 길었으며(p<0.05), 무호흡지수는 유의하게 낮았다(p<0.05). 또한 수면 중 평균저산소포화도 및 평균산소 포화도, 그리고 최저산소포화도는 각각 87.7%, 92.7%, 78.3%로 비체위성 무호흡증 환자보다 유의하게 높았고(p<0.05), 동맥혈 산소 불포화도 지수는 체위성 무호흡증 환자가 훨씬 낮았다(p<0.05). 결과 : 폐쇄성 수면 무호흡증 환자는 체위에 따라 수면 중 발생하는 호흡장애정도나 무호흡 빈도의 차이가 크고, 체질량지수는 이러한 체위에 따른 호흡양상의 변화에 중요한 역할을 한다. 따라서 일부 폐쇄성 수면 무호흡증 환자의 호흡장애를 개선시키기 위하여 체위치료법과 비만도 조절이 중요하며, 수면다원검사를 시행할때 체위변동 관찰과 체위변동에 따른 수면구조의 변화에 대한 평가가 반드시 필요할 것으로 생각한다.

• 수면정신생리
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• 제9권1호
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• pp.24-33
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• 2002

목 적 : 폐쇄성 수면무호흡증(이하 수면무호흡증) 환자에서 고혈압이 흔히 병발되나 지속적 상기도 양압술(이하 양압술)에 따른 고혈압 해소 정도는 연구방법에 따라 상이한 결과를 보이고 있다. 이에 저자들은 지속적-비관혈적 혈압 측정법을 이용하여 기초 혈압치가 다양한 수면무호흡증 환자군에서 양압술을 적용하면서 야간 수면중 혈압 및 심박 동수 반응에 양압술이 미치는 영향을 연구하고자 하였다. 또한 양압술에 의한 혈역학적 변화에 영향을 줄 수 있는 요인들을 찾고자 하였다. 방 법 : 연구대상으로는 수면무호흡증의 임상 증상을 지니고 있으며 기초 측정일의 야간 수면다원검사 결과 호흡장애지수가 5이상인 환자 10명(평균연령 52.2$\pm$12.4세, 남자 9명, 여자 1명)을 선택하였다. 양압술을 시행하지 않은 상태인 기초 측정일과 양압술을 시행한 양압술 시행일 모두에서 야간 수면다원기록과 동시에 지속적-비관혈적 혈압측정기($Finapres^{(R)}$)를 사용하여 매 박동(beat-to-beat)시의 수축기 혈압, 이완기 혈압, 그리고 심박동수를 측정하였다. 또한 매 2초마다 혈중산소포화도($SaO_2$)를 측정하였다. 기초 측정일과 양압술 시행일 두 군간에 혈역학적 및 호흡기적 변인들의 평균치를 비교하였다. 기초 측정일 값에서 양압술 시행일 값을 뺀 수축기 혈압 델타값 및 이완기 혈압 델타값 각각과 기초 측정일의 측정치들(수축기 혈압, 이완기 혈압, 그 각각의 혈압 변이도, 심박동수 및 심박동수 변이도, 혈중산소포화도 평균치, 그리고 호흡장애지수), 양압술 시행일의 측정치들(양압술 처방압력 및 총 각성시간 분율), 연령, 그리고 비만도 간의 상관관계를 분석하였다. 결 과 : 1) 혈중 산소포화도의 평균치와 호흡장애지수가 기초 측정일에 비해 양압술 시행일에서 각각 증가(p<.01) 및 감소(p<.01)하였으나, 혈역학적 변인을 포함한 다른 비교 변인들에서는 차이가 없었다. 2) 기초 측정일의 혈압에서 양압술 시행일의 혈압을 뺀 델타값들을 분석한 결과 기초 측정일의 혈압치와 대상군의 연령에 따라 혈압 반응이 차별적으로 나타났다. 수축기 혈압 델타값과 기초 측정일의 수축기 혈압간에 유의한 정적 상관관계를 보였으나(p<.01), 이완기 혈압 델타값과 기초 측정일의 이완기 혈압간에는 각성기(p<.01)를 제외한 다른 수면단계에서 유의한 상관관계가 없었다. 렘수면단계를 제외한 모든 수면단계에서 이완기 혈압의 델타값과 연령 사이에 유의한 역 상관관계가 있었지만(p<.05), 수축기 혈압의 델타값과 연령 간에는 유의한 상관관계가 없었다. 3) 수축기 혈압 델타값 및 이완기 혈압델타값 각각과 기초 측정일의 측정치들, 양압술 시행일의 측정치들, 그리고 비만도 간의 상관관계를 분석한 결과, 이완기 혈압 델타값과 양압술 시행일의 각성시간 분율간의 유의한 정적 상관관계(p<.01) 외에는 유의한 상관관계가 없었다. 결 론 : 양압술 적용에 따라 수축기 혈압 델타값과 이완기 혈압 델타값이 기초 측정일의 수축기 혈압치와 대상군의 연령에 따라 각각 증가 또는 감소하였다. 따라서, 본 연구는 양압술에 따른 혈압 반응은 단순 감소로 나타나는 것이 아니라 여러 변인의 조건에 따라 차별적 혈압 반응 양상으로 나타나는 복합적인 현상이며 앞으로 좀더 세밀하게 연구되어야 할 대상임을 시사한다.