לישון טוב

במסגרת שיתוף פעולה מחקרי בין מעבדת המחקר לעיבוד אותות ביורפואיים, בראשותו של ד"ר יניב ציגל מהמחלקה להנדסה ביורפואית מאוניברסיטת בן גוריון בנגב והיחידה לחקר הפרעות שינה-ערות, בראשותו של פרופ' אריאל טרסיוק מהמרכז הרפואי האוניברסיטאי סורוקה – פותחה מערכת חדשנית שאינה מצריכה שימוש בחיישני מגע להערכת איכות השינה באמצעות הקלטת קולות הנשימה במשך שנת לילה.

מחקר זה מציג גישה חדשה להערכת איכות השינה באמצעות מיקרופון שאינו נוגע בנבדק. במחקר פותחו אלגוריתמים לניתוח אותות של קולות הנשימה שאפשרו את הסיווג של מצבי שינה/עירות מהקלטת לילה שלם. ביצועי גישה זו תואמים ואף טובים יותר מביצועי טכנולוגיות קיימות להערכת איכות השינה המשתמשות בחיישני מגע. גישה זו עשויה לפשט את הליך האבחון: היא תאפשר הערכה בתנאי שינה טבעית שאינה מושפעת מחיישני מגע וניתן להשתמש בה גם בבית הנבדק.

במחקר, שפורסם בעיתון PLoS One, נבדקה ההשערה כי אפשר לאמוד את השינה באמצעות ניתוח אותות שמע של קולות הנשימה. הרעיון שעומד מאחורי תפישה זו הוא שמעברים משינה לעירות ולהפך משפיעים על בקרת פעילות הנשימה וזרימת האוויר הבאים לידי ביטוי בשינויים בדפוסי קולות הנשימה. 

איכות השינה

במחקר זה מוקלטים אותות שמע במשך לילה שלם (ראו איור). אותות אלו עוברים תהליכי עיבוד אשר מסננים רעשי רקע ורעשים אחרים (כגון רעשי מיזוג, דיבור, קולות ציפורים וסגירת דלתות) ומגבירים את אותות הנשימה הנחוצים לצורך ההחלטה בדבר שינה/עירות. אלגוריתמים לזיהוי תבניות מופעלים על האותות המסוננים כדי לזהות אירועי נשימה. אירועי הנשימה מנותחים באופן אוטומטי כדי למצות את תכונות הנשימה במקטעים של 30 שניות. כל מקטע מסווג כמקטע של שינה או עירות לפי התכונות האקוסטיות של הנשימה. במחקר זה נכללו 150 נבדקים: כאשר על 80 מהם המערכת אוּמנה (דהיינו, על 80 מהנבדקים בדקו שהמערכת עובדת מבחינה טכנית ועשו את כל ההתאמות), וביצועי המערכת נבדקו על 70 האחרים והושוו לשיטות המסורתיות להערכת שינה/עירות במעבדת שינה. בעזרת סימונים אלו של שינה/עירות, המערכת מספקת מידע שימושי לרופאי השינה על איכות השינה, כגון משך הזמן עד להירדמות, משך השינה ויעילותה. מחקר זה הוא חלק מעבודת הדוקטורט (PhD) של אלירן דפנה במחלקה להנדסה ביורפואית, אוניברסיטת בן-גוריון בנגב.

לדברי אלירן: "כיום אנו משתמשים במכשירי הקלטת שמע ניידים להקלטת אותות הנשימה, ואילו בעתיד אנו מתכננים להמיר את הטכנולוגיה שתתאים גם לטלפונים חכמים, כך שלא יהיה צורך להשתמש במכשיר ייעודי להקלטת האותות אלא במכשירים הסלולריים הזמינים לכל אדם". לדברי ד"ר ציגל, "בעזרת גישה זו של הקלטת קולות נשימה, אנו מפתחים גם מערכות נוספות המנתחות נחירות ומזהות דום נשימה חסימתי בשינה". על פי פרופ' טרסיוק, "הבעיה של דום נשימה חסימתי היא שכיחה למדי  ובמקרים רבים אינה מאובחנת בזמן ולכן אינה מטופלת. טכנולוגיה כזו, המעריכה את זמן השינה גם תעזור להעריך טוב יותר את חומרת דום הנשימה הנמדדת בדרך כלל על ידי מספר ההתקפים הממוצע של דום נשימה בשעת שינה". כידוע, שינה טובה חיונית מאוד לאיכות חיים משביעת רצון, לאינטראקציה חברתית ולפעילות אינטלקטואלית. בחברה המודרנית, אנשים רבים לא ישנים כמות מספקת של שעות עקב פעילויות הקשורות לטכנולוגיות, כגון צפייה בטלוויזיה, שימוש באינטרנט ושימוש בטלפון הנייד. שינה לקויה יכולה לגרום לתחלואה ולהגברת הסיכון לתאונות – אבחון וטיפול מוקדמים עשויים לשפר את איכות החיים ולהקטין את הסיכוי לתחלואה. הגישה המקובלת לבדיקת הפרעות שינה מצריכה שנת לילה במעבדת השינה (בדיקה פוליסומנוגרפית, Polysomnography) והתקנה של מגוון רחב של חיישנים. עם זאת, בשל העלות הגבוהה של בדיקת השינה במעבדה והצורך בכוח אדם מיומן, מספר מעבדות שינה הוא מוגבל ואנשים רבים אינם מאובחנים ומטופלים. ההנדסה הביורפואית ורפואת השינה נמצאים ב"מסלול מהיר" לעבר פיתוח בדיקות שינה שאפשר יהיה לבצע בבתי הנבדקים. לפי שעה, כל הטכנולוגיות הביתיות המצויות מבוססות על חיבור הנבדקים לחיישני מגע, שלעתים קרובות משפיעים על איכות השינה. מכאן החשיבות הרבה של פיתוח המערכת החדשנית ללא חיישני מגע להערכת איכות השינה באמצעות הקלטת קולות הנשימה במשך שנת הלילה.

הטכנולוגיה החדשה יכולה להגדיל את הנגישות לבדיקות שינה ולמעקב אחר טיפול בהפרעות שינה. מחקר זה נתמך על ידי משרד הכלכלה, משרד המדען הראשי תוכנית קמין.