MOCKUP · SPReAD 1000 企画(外観イメージ) #20 · AI for Science/医療テーマ
#20

眠りの「分断」を可視化する——終夜睡眠ポリグラフ(PSG)から睡眠の微細構造と睡眠時無呼吸の表現型をAIで解明する

😴 somni.research / psg
Somni — 終夜PSGから睡眠の質を読む
研究プロトタイプ ・ 多チャネルPSGの時系列を解析(ダミーデータ)
解析PSG 1.4万夜
解析した終夜PSG
1.4万夜
抽出した睡眠表現型
5
段階判定の一致(κ)
.82
▲ 施設間ばらつき縮小
日中機能の予測(C)
.73
▲ 転帰と対応
終夜PSGから睡眠段階を自動判定し、ヒプノグラムで分断と無呼吸クラスタを可視化
AIが多チャネルPSGから判定した睡眠段階を一晩の経過図(ヒプノグラム)で表示。後半に微小覚醒が多発し無呼吸クラスタと重なる。実測ではなくダミー描画。
覚醒 REM N1 N2 N3 無呼吸クラスタ 睡眠の分断(微小覚醒の多発) 徐波睡眠(N3)は前半に集中 23時 0 1 2 3 4 5 6時 終夜PSGから自動判定したヒプノグラム(睡眠経過図・ダミー)
睡眠段階(ヒプノグラム) REM睡眠 無呼吸・分断クラスタ 微小覚醒
睡眠の質に寄与する微細構造の特徴 上位(寄与度)
1微小覚醒の頻度(睡眠の分断)27%
2無呼吸・低呼吸に伴う低酸素(ODI)23%
3徐波睡眠(N3)の不足19%
4REM潜時・REMの分断16%
5睡眠段階遷移の不安定性15%
↑ 研究コード名「Somni」。終夜PSGの多チャネル時系列から睡眠段階を自動判定し、
ヒプノグラムで睡眠の分断・無呼吸クラスタと微細構造の表現型をAIで可視化した完成イメージ。
AHIなど粗い総量指標に集約されがちな睡眠評価を、終夜PSGから睡眠段階を自動判定微小覚醒・低酸素・徐波の質といった微細構造を定量、AHIでは見えない「眠りの質」の表現型を抽出して日中機能と対応づける——完成したらこう見える、の外観イメージ。
上限 500万円(直接経費) 学生応募可(医学生=当事者) e-Rad 応募 第2回・2026年6月上旬予定 分野:睡眠医学 × 多チャネル時系列・自己教師あり
🔬 問い・学術的背景

睡眠は覚醒・REM・N1〜N3の段階遷移という構造を持つが、判定は技師の手作業で施設間ばらつきが大きく、臨床ではAHI(無呼吸低呼吸指数)など粗い総量指標に集約されがち。だが「眠りの質」を決めるのは段階の遷移・微小覚醒・徐波の質といった微細構造。(1)微細構造をどう定量するか、(2)睡眠時無呼吸・不眠の「型(表現型)」をどう定義するか、(3)表現型と日中機能・心血管リスク・治療反応の対応、は未確立。睡眠不足・SASは国試頻出で、医学生自身も切実な当事者。

🎯 仮説・新規性

PSGの多チャネル(脳波・眼球・筋・呼吸・SpO2)に自己教師あり時系列学習を適用すれば、(1)睡眠段階を再現性高く自動判定でき、(2)睡眠分断・低酸素の表現型を抽出でき、(3)AHIでは見えない「眠りの質」と転帰の対応を可視化できる、と仮説。海外で深層学習の自動判定やOSA表現型の素地はあるが、日本人コホート+総量でなく微細構造の表現型+日中機能/心血管との縦断対応+施設間一般化は空白。

🤖 AI活用の必然性

終夜で数万エポック×多チャネル、微細構造は人手判定では再現性が低い。自己教師あり時系列でしか、再現性ある段階判定と隠れた表現型は取り出せない。

💰 500万円の使途
  • ① PSG/在宅検査データ連携・倫理審査・匿名化
  • ② 睡眠医によるイベント・段階のアノテーション
  • ③ GPU/API(多チャネル時系列学習)
  • 睡眠表現型(hypnogram+型)の可視化ダッシュボードの試作
  • ⑤ 学会発表・プレプリント公開
📈 期待成果・社会実装(出口)

睡眠表現型↔日中機能・心血管・治療反応の対応+日本人ベンチマーク=学会発表・論文。加えてCPAP適応・治療反応予測や在宅検査の質向上の土台。Hiroは睡眠不足・SASに出会う医学生=当事者

※ 正直な関門:PSGは装着負担・検査室環境で「普段の眠り」と乖離し、在宅簡易検査は精度に限界段階判定の「正解」自体が技師間で揺れ、表現型の臨床的意味づけ・予後対応はこれからで、観察データから因果は言えない。プログラム医療機器(SaMD)の整理を要する。学生応募可だが所属大学のe-Rad機関登録・承認が前提、第2回の正式日程・公募要領は確定次第確認。
完成イメージ(ダミーデータ)・元アイデア → spread-plans.md #20