Abstract
In this paper, we propose an automatic sleep-scoring method combining multiscale entropy (MSE) and autoregressive models for single-channel EEG and to assess the performance of the method comparatively with manual scoring based on full polysomnograms. This is the first time that MSE has ever been applied to sleep scoring. All-night polysomnograms from 20 healthy individuals were scored using the Rechtschaffen and Kales rules. The developed method analyzed the EEG signals of C3-A2 for sleep staging. The results of automatic and manual scorings were compared on an epoch-by-epoch basis. A total of 8480 30-s sleep EEG epochs were measured and used for performance evaluation. The epoch-by-epoch comparison was made by classifying the EEG epochs into five states (Wake/REM/S1/S2/SWS) by the proposed method and manual scoring. The overall sensitivity and kappa coefficient of MSE alone are 76.9% and 0.65, respectively. Moreover, the overall sensitivity and kappa coefficient of our proposed method of integrating MSE, AR models, and a smoothing process can reach the sensitivity level of 88.1% and 0.81, respectively. Our results show that MSE is a useful and representative feature for sleep staging. It has high accuracy and good home-care applicability because a singleEEGchannel is used for sleep staging
چـکـیـده
در این مقاله یک روش اتوماتیک ذخیرهی خواب به کمک انتروپی چندمقیاس (MSE) و مدلهای خود برگشت (AR) برای نوع تک کانالی EEG پیشنهاد میکنیم و برای ارزیابی کردن کارآمدی روش به صورت مقایسهای با علامتگذاری دستی بر اساس پلیسمنوگرامهای کامل مقایسه میشود. این اولین باری است که MSE برای علامتگذاری خواب به کار گرفته میشود. پلیسمنوگرامهایی در تمام شب از ۲۰ فرد سالم با استفاده از قوانین Rechtscaffen و Kales به دست میآید. روش ابداع شده، سیگنالهای EEG را از C3-A2 برای مرحلهبندی خواب تحلیل کرد. نتایج نگارش خودکار و دستی بر اساس روش epoch-by-epoch مقایسه شدند. دورههای خواب EEG با مدتزمان ۳۰ ثانیه از نوع ۸۴۸۴ اندازهگیری شدند و برای ارزایبی کارایی به کار گرفته شدند. مقایسهی دورهبهدوره با دستهبندی کردن دورههای EEG به پنج بخش (Wake/REM/S1/S2/SWS) از طریق روش پیشنهادی و ثبت دستی انجام گرفت. حساسیت کلی و ضریب کاپا برای MSE به تنهایی %۹/۷۶ و ۶۵/۰ بود. علاوه بر این، حساسیت کلی و ضریب کاپا برای روش پیشنهادی در یکپارچگی MSE ویژگی مفید و بیانگری برای مرحلهبندی خواب به حساب میآمد. روش مذکور دقت بالا و قابلیت تطبیق با مراقبت خانگی خوبی دارد زیرا یک کانال منفرد EEG برای مرحلهبندی خواب به کار میرود.