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 enemmänOrganisaatiot ja tekijät
Julkaisutyyppi
Julkaisumuoto
Artikkeli
Emojulkaisun tyyppi
Lehti
Artikkelin tyyppi
Alkuperäisartikkeli
Yleisö
TieteellinenVertaisarvioitu
VertaisarvioituOKM:n julkaisutyyppiluokitus
A1 Alkuperäisartikkeli tieteellisessä aikakauslehdessäJulkaisukanavan tiedot
Kustantaja
Volyymi
348
Artikkelinumero
108971
ISSN
Julkaisufoorumi
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