Distinguishing Obstructive Versus Central Apneas in Infrared Video of Sleep Using Deep Learning: Validation Study
Notice bibliographique
Résumé
Background Sleep apnea is a respiratory disorder characterized by an intermittent reduction (hypopnea) or cessation (apnea) of breathing during sleep. Depending on the presence of a breathing effort, sleep apnea is divided into obstructive sleep apnea (OSA) and central sleep apnea (CSA) based on the different pathologies involved. If the majority of apneas in a person are obstructive, they will be diagnosed as OSA or otherwise as CSA. In addition, as it is challenging and highly controversial to divide hypopneas into central or obstructive, the decision about sleep apnea type (OSA vs CSA) is made based on apneas only. Choosing the appropriate treatment relies on distinguishing between obstructive apnea (OA) and central apnea (CA). Objective The objective of this study was to develop a noncontact method to distinguish between OAs and CAs. Methods Five different computer vision-based algorithms were used to process infrared (IR) video data to track and analyze body movements to differentiate different types of apnea (OA vs CA). In the first two methods, supervised classifiers were trained to process optical flow information. In the remaining three methods, a convolutional neural network (CNN) was designed to extract distinctive features from optical flow and to distinguish OA from CA. Results Overnight sleeping data of 42 participants (mean age 53, SD 15 years; mean BMI 30, SD 7 kg/m2; 27 men and 15 women; mean number of OA 16, SD 30; mean number of CA 3, SD 7; mean apnea-hypopnea index 27, SD 31 events/hour; mean sleep duration 5 hours, SD 1 hour) were collected for this study. The test and train data were recorded in two separate laboratory rooms. The best-performing model (3D-CNN) obtained 95% accuracy and an F1 score of 89% in differentiating OA vs CA. Conclusions In this study, the first vision-based method was developed that differentiates apnea types (OA vs CA). The developed algorithm tracks and analyses chest and abdominal movements captured via an IR video camera. Unlike previously developed approaches, this method does not require any attachment to a user that could potentially alter the sleeping condition.
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Comment cette classification a été obtenuedéplier
Prédiction distillée sur la base complète
Imitation des enseignantsNi prévalence calibrée, ni vérité terrain. Validation humaine à venir. Apprise à partir de 10 348 étiquettes directes de Codex et de 10 348 étiquettes directes de Gemma. Le mode candidate est l'union des têtes enseignantes seuillées; le consensus est leur intersection. Ces sorties portent le statut machine_predicted_unvalidated et ne sont ni des étiquettes humaines ni des étiquettes directes de modèles de pointe.
Scores Codex et Gemma par catégorie
| Catégorie | Codex | Gemma |
|---|---|---|
| Métarecherche | 0,006 | 0,056 |
| Méta-épidémiologie (sens strict) | 0,000 | 0,000 |
| Méta-épidémiologie (sens large) | 0,001 | 0,000 |
| Bibliométrie | 0,001 | 0,001 |
| Études des sciences et des technologies | 0,000 | 0,000 |
| Communication savante | 0,000 | 0,000 |
| Science ouverte | 0,001 | 0,001 |
| Intégrité de la recherche | 0,000 | 0,004 |
| Charge utile insuffisante (le modèle a refusé de juger) | 0,001 | 0,000 |
Scores machine (provisoires)
Les deux têtes enseignantes du modèle étudiant, lues sur ce travail. Un score ordonne la base pour la relecture; il n'affirme jamais une catégorie, et le statut de validation accompagne chaque rangée tel quel.
Scores de référence d'un modèle non mature (critères de maturité non atteints, 7 itérations). Un score ordonne; il n'affirme jamais une catégorie.
score_only:v0-immature-baseline · tel quel depuis la passe de notation : score_only signifie que le nombre peut ordonner les travaux, et qu'aucune étiquette de catégorie n'en découleClassification
machine, non validéePrédiction automatique; un appel candidat d’une seule tête enseignante, pas un consensus.
Le détail, modèle par modèle et score par score, se trouve en fin de page sous « Comment cette classification a été obtenue ».