undefined

Automatic sleep scoring : a deep learning architecture for multi-modality time series

Julkaisuvuosi

2021

Tekijät

Yan, Rui; Li, Fan; Zhou, Dong Dong; Ristaniemi, Tapani; Cong, Fengyu

Tiivistelmä

Background: Sleep scoring is an essential but time-consuming process, and therefore automatic sleep scoring is crucial and urgent to help address the growing unmet needs for sleep research. This paper aims to develop a versatile deep-learning architecture to automate sleep scoring using raw polysomnography recordings. Method: The model adopts a linear function to address different numbers of inputs, thereby extending model applications. Two-dimensional convolution neural networks are used to learn features from multi-modality polysomnographic signals, a “squeeze and excitation” block to recalibrate channel-wise features, together with a long short-term memory module to exploit long-range contextual relation. The learnt features are finally fed to the decision layer to generate predictions for sleep stages. Result: Model performance is evaluated on three public datasets. For all tasks with different available channels, our model achieves outstanding performance not only on healthy subjects but even on patients with sleep disorders (SHHS: Acc-0.87, K-0.81; ISRUC: Acc-0.86, K-0.82; Sleep-EDF: Acc-0.86, K-0.81). The highest classification accuracy is achieved by a fusion of multiple polysomnographic signals. Comparison: Compared to state-of-the-art methods that use the same dataset, the proposed model achieves a comparable or better performance, and exhibits low computational cost. Conclusions: The model demonstrates its transferability among different datasets, without changing model architecture or hyper-parameters across tasks. Good model transferability promotes the application of transfer learning on small group studies with mismatched channels. Due to demonstrated availability and versatility, the proposed method can be integrated with diverse polysomnography systems, thereby facilitating sleep monitoring in clinical or routine care.
Näytä enemmän

Organisaatiot ja tekijät

Jyväskylän yliopisto

Zhou Dongdong Orcid -palvelun logo

Cong Fengyu

Yan Rui

Ristaniemi Tapani Orcid -palvelun logo

Julkaisutyyppi

Julkaisumuoto

Artikkeli

Emojulkaisun tyyppi

Lehti

Artikkelin tyyppi

Alkuperäisartikkeli

Yleisö

Tieteellinen

Vertaisarvioitu

Vertaisarvioitu

OKM:n julkaisutyyppiluokitus

A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessä

Julkaisukanavan tiedot

Kustantaja

Elsevier

Volyymi

348

Artikkelinumero

108971

Julkaisu­foorumi

61155

Julkaisufoorumitaso

1

Avoin saatavuus

Avoin saatavuus kustantajan palvelussa

Ei

Rinnakkaistallennettu

Kyllä

Muut tiedot

Tieteenalat

Tietojenkäsittely ja informaatiotieteet; Neurotieteet

Avainsanat

[object Object],[object Object],[object Object],[object Object],[object Object]

Julkaisumaa

Alankomaat

Kustantajan kansainvälisyys

Kansainvälinen

Kieli

englanti

Kansainvälinen yhteisjulkaisu

Kyllä

Yhteisjulkaisu yrityksen kanssa

Ei

DOI

10.1016/j.jneumeth.2020.108971

Julkaisu kuuluu opetus- ja kulttuuriministeriön tiedonkeruuseen

Kyllä