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💤 PSG

https://en.wikipedia.org/wiki/Polysomnography

PSG(수면 다원검사)는 다중 매개변수 수면 연구이며 수면의학 진단 도구이다. 검사결과는 수면다윈도검사(polysomnogram)라고 하며 약어로 PSG라고 한다.

수면 중의 뇌파(EEG), 안구운동(EOG), 근전도(EMG), 심전도(ECG), 호흡(Respiratory), 산소포화도(SpO2), 체위, 사지 움직임 등을 동시 기록해서 수면 단계와 수면 관련 이상 사건을 판독하는 검사

현재도 AASM 기준에서도 PSG검사의 핵심으로 “Gold Standard”라고 한다.

AASM(미국수면학회)

수면다원검사 판독기준으로 30초 단위를 한 화면(Epoch)으로 보고 NREM(N1, N2, N3)과 REM 수면으로 분류하며 매년 Manual for the Scoring of Sleep and Associated Events를 통해 검사 규칙을 상세히 정의한다.

PSG는 잠을 잘 잤다, 못 잤다를 판단하는것은 아니라 수면 구조(sleep architecture), 호흡장애, 각성(arousal), 사지운동, 비정상 행동, 심혈관 반응을 함께 보는, 수면중 생성되는 생체신호 멀티모달 데이터이다. Gold Standard인 이유는 아래와 같다.

수면 stage 정의

• EEG
• EOG : 2chs
• EMG
• etc.

  호흡 이상 정의

• Respiratory
• airflow
• SpO2
• effort
• etc.

이를 동시에 측정할 수 있기 때문이다. 일반적인 웨어러블 기기들은 특정 변수들만 측정하여 정밀하게 수면단계나 호흡 이벤트를 다루기 힘들다. 즉, PSG는 단순히 채널이 많아서 좋은 것이 아니라, 수면 상태와 병적 이벤트를 동시에 ground-truth에 가깝게 붙일 수 있는 검사라는 점이 핵심이다.

📑 표준 PSG

📌 핵심

• EEG : 수면 단계 정의중심
• EOG 2ch : REM수면의 빠른 안구 움직임 측정
• EMG : REM에서의 근긴장 저하와 wakefulness 구분

EMG추가 정보

근긴장 저하 : REM상태에서 뇌는 매우 활발하지만, 근육의 힘은 완전히 빠진다는 것을 의미
wakefulness : 깨어 있음

+ 추가 측정

• ECG
• Respiratory
• airflow & effort : 저호흡과 무호흡을 분리하며 아래의 단계를 구분
  • 폐쇄성은 Airflow는 없으나 Effort는 있음.
  • 중추성은 Airflow와 Effort가 모두 없음
  • 혼합성은 Effort가 없는 상태로 시작해 나중에 나타나는 특징 가짐
• SpO2 : 산소저하 정량화
• etc.

📏 데이터 구조

30초 epoch이 기본단위로 측정되며, 30초 구조 + 이벤트 단위 미시구조로 분리된다. 라벨은 2가지로 구분되어있는데, 첫 번째는 epoch-level label인 sleep stage이고, 두 번째는 event-level label인 apnea(무호흡), hypopnea(저호흡), arousal(각성), limb movement(사지운동) 등 다양한 측정 지표들이 라벨링된다. 따라서 Signal(window=30epoch, Multimodal), label(Sleepstage), labels(event)로 이루어진 구조이다. 그렇기 때문에 다양한 task에 대해서 접근할 수 있다.

예전에 다른 교수님이연구하신 내용중에 pretrain이었는지 finetunning이었는지 기억은 안나지만, task가 여러개 정의되어있다면 다양한 task를 맞추는것 그자체로 학습을 구성하면 성능 향상이 있다고 하셨으니, 다양한 task를 맞추는것 그 자체를 secondary task로 추가해서 loss에 반영해볼까?

🔢 수면검사 type

1. Type1(PSG, 표준 수면 다원검사) : 병원에서 하룻밤 자며 전문가가 실시간 모니터링
   • 정확도와 정보량이 가장 높음(gold standard)
2. Type2(Home PSG, Full) : Type1과 장비는동일하나, 전문가 없이 집에서 수행
   • 정확도와 정보량이 높지만, 장비 이탈 대처 불가(결측)
3. Type3(HSAT, 홈테스트) : 뇌파 제외, 호흡/산소/맥박 등 다른 핵심만 측정
   • 호흡장애 위주
4. Type4(간이 스크리닝) : 산소 포화도 등 1~2개만 측정

type간 정보 괴리가 많이 나기때문에, type3-4로 학습한모델이 type1-2와 동일한 의미를 가진다고 생각하면 안된다. 즉 HSAT과 PSG의 분리가 필요하다