研究人员开发无线监测贴片系统来检测家中的睡眠呼吸暂停

睡眠障碍(如睡眠呼吸暂停)的患病率在美国呈上升趋势，但目前进行临床接受评估的方案既昂贵又不方便。

佐治亚理工学院的研究人员创造了一种可穿戴设备，可以准确测量阻塞性睡眠呼吸暂停 - 当身体反复停止并重新开始呼吸一段时间时 - 以及人们在休息时获得的睡眠质量。

在传统方法下，怀疑有睡眠问题或紊乱的人必须去医疗机构，在那里他们被监测一夜，并连接到一系列记录大脑、眼睛和肌肉活动的有线探头上。

由佐治亚理工学院乔治·W·伍德拉夫机械工程学院副教授兼伍德拉夫教员W. Hong Yeo领导的一组研究人员和临床医生开发的可穿戴睡眠监测贴片由硅胶制成，适合额头，第二个较小的硅胶附件模压在下巴上。

“很多人都有这种疾病，但他们不知道，因为现在很难诊断，”Yeo说。“目前的智能手机应用程序无法捕获医生和临床医生研究以确定患者是否患有呼吸暂停的特定数据，从而使它们毫无用处。

由于设备的限制，传统的现有睡眠测试正在睡眠实验室中进行。这种家用可穿戴设备可以替代睡眠实验室更昂贵的医疗程序。

Yeo和他的团队包括来自佐治亚理工学院，埃默里大学医学院，德克萨斯大学奥斯汀分校，纽约西奈山伊坎医学院，韩国材料科学研究所和韩国高级科学技术研究所的研究人员，在五月的Science Advances上报告了他们的发现。

患病率上升

虽然还有两种其他类型的睡眠呼吸暂停 - 中枢性和复杂性 - 阻塞性睡眠呼吸暂停是最常见的，Yeo说，并解释说，除了打鼾和呼吸发作停滞外，它通常以突然醒来，喘气或窒息以及高血压为特征。

Yeo说，缺乏高质量的睡眠会加剧患有心脏病或糖尿病等现有疾病的人们的其他健康问题。但即使是那些没有其他健康疾病的人也可能因睡眠呼吸暂停而出现严重的并发症，因为未经检测和治疗的时间越长，随着时间的推移，对他们的心脏和大脑的影响就越大。

看到睡眠呼吸暂停对美国人口造成的损失，Yeo开始将他的可穿戴设备研究应用于无线睡眠监测贴片系统的行业。

这些贴片 - 对睡眠呼吸暂停检测的准确率为88.5% - 具有粘性绷带的厚度。三个嵌入式电子传感器通过蓝牙无线发送信号，以记录大脑、眼睛和肌肉活动。这些数据被中继到智能设备(如手机或平板电脑)上的应用程序，以进行进一步的研究和评估。

该设备可以在家中使用，无需去睡眠中心或医疗机构进行夜间监测。

“很多人都有这种类型的睡眠障碍;他们只是不知道，“Yeo说，他的研究主要集中在通过开发生物传感器和生物电子学来推进医疗保健。“在美国，超过18万人患有这种类型的睡眠呼吸暂停。这基本上是每15个美国人中就有一个，而且这些数字随着时间的推移而增加。

他说，潜在的健康问题部分是增长的原因，但关键的驱动因素是现代美国饮食的食物类型和份量以及压力。

该国也付出了经济损失。411年，睡眠不足使美国经济损失了2015亿美元的生产力。预计到467年，这一数字将超过2030亿美元。

预测睡眠呼吸暂停

使用人工智能和机器学习，可穿戴设备背后的技术记录数据以给出睡眠评分，以确定患者是否患有睡眠呼吸暂停或他们是否获得了足够的优质睡眠。

在这项研究中，当与在常规测试手段下检测到问题的八名睡眠呼吸暂停患者的对照组进行测量时，Yeo的无线贴片检测到睡眠呼吸暂停的准确率为88.5%。相比之下，市场上现有的头带设备准确率约为71%，无法测量肌肉活动。

更重要的是，Yeo和他的团队开发的技术，以及使用的机器学习算法，可以预测一个没有表现出任何睡眠呼吸暂停症状的人在某个时候患上睡眠呼吸暂停的可能性。

“通过查看数据，我们可以说，如果你现在不改变某些东西 - 无论是饮食还是睡眠行为或类似的事情 - 你很可能会患上睡眠呼吸暂停，因为你的数字很糟糕，”他说。

解决问题

无线贴片通过解决当前患者的舒适度、时间、可访问性和成本问题，解决了传统检测方法面临的多管齐下的挑战。

目前的过程 - 称为PSG或多导睡眠图测试 - 对一些患者来说是不舒服的。那是因为他们必须睡在一个固定的位置，因为害怕将15个有线探头中的任何一个从皮肤上分离出来。让这些传感器中的任何一个从它们的身体中分离出来，都有可能无法捕获足够的数据来进行适当的评估。

这也很耗时，因为患者必须去睡眠中心并在医务人员的监督下过夜。甚至进行测试也可能有滞后。没有严重症状或其他高风险、潜在因素(如心脏病或高血压)的患者，通常必须在获得医生的转诊后等待睡眠中心的床位，等待可用。最后，目前的检测方法对患者和保险系统来说成本高昂，每人每晚约为8，000美元。

“因此，除非你已经生病，否则普通人的测试障碍非常高，然后他们会对你进行筛查以避免任何严重的情况，”Yeo说。“但对于没有症状的人来说，你不会知道你是否患有睡眠障碍，直到它变得严重。我们希望在睡眠呼吸暂停开始之前阻止它。