什麼是 EDF？
EDF（European Data Format）是一種開放的標準格式，專門用來儲存多頻道的生理訊號資料。1992 年由歐洲的睡眠研究者制定，目的是讓不同實驗室、不同設備錄製的訊號可以互相交換與分析。
一個 EDF 檔案裡面通常包含多個頻道（channel）的時間序列資料，例如腦波（EEG）、眼動（EOG）、肌電（EMG）、心電（ECG）等。每個頻道有自己的取樣率、物理單位和校正參數，全部打包在一個檔案裡。
後來推出的 EDF+ 格式增加了對不連續記錄和事件標記（annotation）的支援，是現在最常用的版本。
檔案結構
- Header — 病患資訊、錄製時間、頻道數量
- Signal Header — 每個頻道的名稱、取樣率、物理範圍
- Data Records — 按固定時間區段儲存的原始訊號
常見頻道
- EEG — 腦波（電極貼在頭皮）
- EOG — 眼動圖（偵測眼球移動）
- EMG — 肌電圖（肌肉活動）
- ECG — 心電圖（心臟節律）
為什麼用 EDF
- 開放標準，不被特定廠商綁定
- 幾乎所有生理訊號設備都支援匯出
- Python / MATLAB 都有成熟的讀取工具
- PhysioNet 上大量公開資料集使用此格式
PSG 多頻道睡眠生理檢查
PSG（Polysomnography，多頻道睡眠生理檢查）是目前診斷睡眠障礙的黃金標準。受試者在睡眠實驗室中過夜，身上會貼上多種感測器，同時記錄腦波、眼動、肌電、心電、呼吸氣流、血氧濃度、體位等訊號。
這些訊號全部同步錄製，最終儲存為一個 EDF 檔案。一整晚（6-8 小時）的 PSG 資料通常包含 10-30 個頻道，檔案大小約 100-500 MB。
檢查流程
- 1受試者到睡眠中心報到，技術人員在頭皮、臉部、胸部貼上電極
- 2鼻子和嘴巴裝上氣流感測器，手指夾上血氧計，胸腹綁上呼吸帶
- 3所有感測器連接到 PSG 主機，開始同步錄製
- 4受試者正常入睡，整晚持續記錄 6-8 小時
- 5隔天早上結束錄製，資料匯出為 EDF 檔案
- 6醫師或研究員進行睡眠分期（sleep staging）與判讀
PSG 記錄的訊號
| 訊號 | 感測器 | 用途 |
|---|---|---|
| EEG | 頭皮電極 | 判斷睡眠分期（N1/N2/N3/REM） |
| EOG | 眼角電極 | 偵測快速眼動期（REM） |
| EMG | 下巴電極 | 肌肉張力變化，輔助判斷 REM |
| ECG | 胸部電極 | 心率與心律變異度分析 |
| Airflow | 鼻壓感測器 | 偵測呼吸中止事件 |
| SpO2 | 指尖血氧計 | 監測血氧飽和度下降 |
| Resp | 胸腹呼吸帶 | 區分阻塞型 vs 中樞型呼吸中止 |
EDF 資料可以拿來做什麼？
自動睡眠分期
用 EEG + EOG + EMG 訊號訓練 ML 模型，自動把每 30 秒的訊號分類為 Wake / N1 / N2 / N3 / REM，取代人工判讀。
呼吸中止偵測
分析 Airflow 和 SpO2 頻道，計算 AHI（每小時呼吸中止低通氣指數），診斷睡眠呼吸中止症的嚴重程度。
心率變異度分析（HRV）
從 ECG 頻道偵測 R-peak，計算 RR interval，進行時域和頻域 HRV 分析，評估自律神經功能。
癲癇發作偵測
從長時間的 EEG 錄製中，自動偵測異常的棘波（spike）或棘慢波複合體，協助癲癇診斷。
運動障礙分析
分析 EMG 頻道，偵測週期性肢體抽動（PLMS），評估不寧腿症候群的嚴重程度。
研究與教學
公開資料集讓學生和研究者不需要自己錄資料就能練習訊號處理、特徵工程和機器學習。