馮佩

摘要：睡眠是衡量健康的重要生理活動(dòng)，良好的睡眠可以確保大腦及身體其他器官的良好休息，確保其功能的完整。如果睡眠狀況不佳，或者有其他因素嚴(yán)重影響睡眠的連續(xù)性和完整性，將影響人們的身心健康。為了更好地對(duì)有睡眠問(wèn)題的人進(jìn)行睡眠監(jiān)控，觀測(cè)病患在睡眠過(guò)程中的生理反應(yīng)狀況，可以為疾病診斷和分析提供較為齊全的診斷數(shù)據(jù)，從而對(duì)癥下藥，為改善睡眠質(zhì)量，提升人們的健康水平發(fā)揮積極的作用。文章針對(duì)目前市面上存在的主要睡眠監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)進(jìn)行了介紹，并分析了目前睡眠監(jiān)測(cè)誘導(dǎo)系統(tǒng)還存在的問(wèn)題，最后對(duì)該系統(tǒng)未來(lái)的發(fā)展方向進(jìn)行了展望，通過(guò)分析相關(guān)設(shè)備的信息采集特點(diǎn)，和臨床使用情況分析，闡述了相關(guān)設(shè)備的臨床應(yīng)用場(chǎng)景和關(guān)鍵技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，根據(jù)當(dāng)前睡眠疾病發(fā)病特點(diǎn)和檢測(cè)診斷需求，進(jìn)一步提出了對(duì)相關(guān)監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)迭代改進(jìn)要求。

關(guān)鍵詞：睡眠;監(jiān)測(cè);誘導(dǎo)

中圖分類(lèi)號(hào)：TP311? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1009-3044（2021）14-0039-02

1 引言

睡眠占據(jù)人一生時(shí)間中的三分之一，如同進(jìn)食、飲水等基本活動(dòng)一樣，睡眠是人類(lèi)生存的重要生命活動(dòng)之一。從古至今，哲學(xué)家與醫(yī)者從未放棄過(guò)對(duì)人類(lèi)睡眠活動(dòng)的研究，包括研究睡眠的意義、睡眠的機(jī)制等內(nèi)容。許多睡眠研究理論和研究記錄具有重要意義，深受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界的青睞。但自近現(xiàn)代以來(lái)，我國(guó)并未投入過(guò)多的精力研究人類(lèi)睡眠問(wèn)題。這其中，20世紀(jì)50年代后期有學(xué)者開(kāi)始研究睡眠問(wèn)題，如學(xué)者王雨若，但其研究因歷史原因被迫中斷。在此之后，我國(guó)多名學(xué)者在西方國(guó)家學(xué)習(xí)研究，在學(xué)成歸國(guó)后大力推進(jìn)我國(guó)睡眠研究工作的進(jìn)展，對(duì)我國(guó)睡眠醫(yī)學(xué)事業(yè)而言具有重要的現(xiàn)實(shí)意義，是我國(guó)睡眠研究工作的領(lǐng)先者。當(dāng)前階段，我國(guó)醫(yī)學(xué)界與社會(huì)各方都對(duì)睡眠疾患給予了高度重視，越來(lái)越多的人開(kāi)始注意到睡眠疾患對(duì)人體健康造成的各種危害。在此背景下，我國(guó)條件較好的醫(yī)院已經(jīng)投入到睡眠障礙的研究工作中，通過(guò)臨床癥狀為基礎(chǔ)，深入研究睡眠障礙的成因與治療方法，這對(duì)我國(guó)睡眠醫(yī)學(xué)事業(yè)的發(fā)展具有重要幫助，是我國(guó)睡眠醫(yī)學(xué)事業(yè)的一大進(jìn)步。

2 睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)和誘導(dǎo)系統(tǒng)研究現(xiàn)狀分析

當(dāng)前階段，我國(guó)市面中較普遍的睡眠監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)主要分為兩種：一是接觸式，二是非接觸式。接觸式設(shè)備，主要通過(guò)直接體表接觸，獲得相關(guān)身體健康信息，大多是以心電圖設(shè)備、血壓計(jì)、血氧儀等醫(yī)用常規(guī)診斷設(shè)備為原型，利用現(xiàn)代科技手段進(jìn)行小型化、集成化改進(jìn)，利用電池為基礎(chǔ)供電方式，噪音少、佩戴簡(jiǎn)單，可以穿戴睡眠而不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生不良影響，其優(yōu)點(diǎn)是穿戴簡(jiǎn)單，靈敏度高，監(jiān)測(cè)指標(biāo)精度高等，其缺點(diǎn)是：續(xù)航時(shí)間端，監(jiān)測(cè)類(lèi)型少，記錄時(shí)間及容量小;非接觸式設(shè)備，主要利用現(xiàn)代的傳感器技術(shù)和微波、紅外掃描技術(shù)，通過(guò)非接觸式感知身體狀況，這類(lèi)設(shè)備一般成本較高，需要專業(yè)人員配合調(diào)試，但是其監(jiān)測(cè)類(lèi)型多樣，可以提供較多的數(shù)據(jù)，在睡眠過(guò)程中不與病患產(chǎn)生直接接觸，所以不會(huì)對(duì)其睡眠產(chǎn)生干擾，有利于對(duì)病人的健康狀況進(jìn)行連續(xù)的分析、查證。優(yōu)點(diǎn)：監(jiān)測(cè)類(lèi)型多、對(duì)睡眠影響少、記錄分析能力強(qiáng)，缺點(diǎn)：不利于攜帶，使用復(fù)雜、價(jià)格較高。

2.1 接觸式

1）多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)儀

多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)儀是一種傳統(tǒng)的睡眠監(jiān)測(cè)設(shè)備，其是睡眠監(jiān)測(cè)領(lǐng)域最為權(quán)威的檢測(cè)手段。目前其使用范圍主要為醫(yī)院場(chǎng)所，多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)儀的主要工作原理是同步記錄整夜睡眠過(guò)程中人體的多種生理信號(hào)，包括腦電、心電、脈搏波、血氧、胸呼吸、腹呼吸、鼾聲、體動(dòng)、二氧化碳濃度、呼吸力學(xué)參數(shù)流量、血壓等。經(jīng)過(guò)對(duì)人體的這些生理信號(hào)進(jìn)行整夜的連續(xù)監(jiān)測(cè)、處理和分析后可得到腦電圖、眼電圖、肌電圖。其中腦電圖能根據(jù)腦電波活動(dòng)情況判定，覺(jué)醒和睡眠狀態(tài)，并準(zhǔn)確地得到睡眠各時(shí)期所占比例;眼動(dòng)圖能根據(jù)眼球運(yùn)動(dòng)的情況區(qū)分快速眼動(dòng)期和非快速眼動(dòng)期，肌電圖能根據(jù)下頜肌肉運(yùn)動(dòng)情況協(xié)助眼動(dòng)圖區(qū)分快速眼動(dòng)期和非快速眼動(dòng)期。總體而言，多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)儀的使用能精確地分析被測(cè)者的睡眠總時(shí)間、睡眠效率和睡眠各時(shí)期所占的比例，使被測(cè)者能及時(shí)了解自己的睡眠障礙問(wèn)題，摒棄錯(cuò)誤的主觀睡眠認(rèn)知。

2）智能手環(huán)

市面上的智能手環(huán)是現(xiàn)今流行的可穿戴設(shè)備，其為一種具備了記錄使用者日行步數(shù)，能量消耗和睡眠監(jiān)測(cè)等功能的新興設(shè)備。大部分的智能手環(huán)是通過(guò)體動(dòng)記錄儀來(lái)實(shí)現(xiàn)睡眠監(jiān)測(cè)功能的。其通過(guò)內(nèi)置的重力感應(yīng)器和傳感器，分析佩戴者睡眠過(guò)程的手腕運(yùn)動(dòng)情況，根據(jù)淺睡眠狀態(tài)下身體動(dòng)作較多，而深度睡眠狀態(tài)下動(dòng)作相對(duì)較少的特征區(qū)分出淺睡和深睡兩個(gè)時(shí)期。

3）睡眠監(jiān)測(cè)腰帶

中南大學(xué)的吳丹設(shè)計(jì)了一套可穿戴設(shè)備用來(lái)實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)睡眠過(guò)程中的呼吸信號(hào)的目標(biāo)，其設(shè)計(jì)理念為將傳感器使用無(wú)限融入大眾的日常生活，設(shè)備是以腰帶的形式進(jìn)行監(jiān)測(cè)。該設(shè)計(jì)的基本原理是將傳感器內(nèi)嵌到具有感應(yīng)線圈的腰帶中以完成主要功能，當(dāng)人體進(jìn)行呼吸時(shí)，胸腔和腹腔都會(huì)發(fā)生變化，其會(huì)引發(fā)傳感器上的電容與感應(yīng)線圈出現(xiàn)諧振的現(xiàn)象，而諧振變化頻率可以用來(lái)描記呼吸曲線。對(duì)獲取到的睡眠過(guò)程的呼吸信號(hào)進(jìn)行算法處理從而進(jìn)行睡眠各時(shí)期的劃分。

2.2非接觸式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)分類(lèi)

當(dāng)前階段，我國(guó)非接觸式睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的發(fā)展已經(jīng)相對(duì)成熟，常見(jiàn)的可分為兩種類(lèi)型：一是床墊式;二是微波雷達(dá)式。這其中，床墊式系統(tǒng)又可分為：微動(dòng)敏感與百利達(dá)監(jiān)測(cè)儀兩種類(lèi)型。

1）微動(dòng)敏感式

微動(dòng)敏感床墊，其研發(fā)團(tuán)隊(duì)的開(kāi)創(chuàng)人為我國(guó)俞夢(mèng)孫院士，在其帶領(lǐng)下，科研團(tuán)隊(duì)研發(fā)出了可以在人類(lèi)睡眠過(guò)程中，監(jiān)測(cè)其身體生理具體參數(shù)的床墊。微動(dòng)敏感式床墊的基本原理如下：①使用微動(dòng)敏感傳感器，以此為基礎(chǔ)，在無(wú)感睡眠條件下，可以監(jiān)測(cè)人體機(jī)能、心臟脈搏、人體呼吸等身體變化，并根據(jù)此類(lèi)變化對(duì)床墊的具體壓力影響來(lái)判斷;②在判斷后，可以將檢測(cè)到的人體信號(hào)輸出，如人體呼吸頻率、胸腿沖擊等;③可以提供受檢測(cè)人員的睡眠分析圖，其中包含的主要內(nèi)容有睡眠時(shí)間、醒來(lái)的次數(shù)、呼吸暫停次數(shù)等內(nèi)容。

2）百利達(dá)監(jiān)測(cè)儀

床墊式睡眠監(jiān)測(cè)儀的研究方為百利達(dá)公司，在具體的使用過(guò)程中，需要將其鋪設(shè)在床墊下，以此檢測(cè)人在睡眠過(guò)程中的具體情況。這其中，監(jiān)測(cè)儀的主要信號(hào)分為三種：一是人體呼吸沖擊波;二是心跳沖擊波;三是心跳波動(dòng)。而針對(duì)監(jiān)測(cè)儀的使用原理，具體是指以床墊中的水為感知器，當(dāng)人體進(jìn)入睡眠后，通過(guò)人體呼吸與心跳等變化，將其產(chǎn)生的震動(dòng)進(jìn)行搜集，并輸送給壓力傳感器。隨后，在壓力傳感器收到相關(guān)信息后，將信息分成人體呼吸變化、心跳情況等內(nèi)容進(jìn)行輸出，將最終監(jiān)測(cè)結(jié)果儲(chǔ)存在SD卡中。當(dāng)人在次日醒來(lái)后，通過(guò)上位機(jī)軟件分析、處理具體的監(jiān)測(cè)信號(hào)，并將最終結(jié)果制作成人體睡眠監(jiān)測(cè)報(bào)告。

3）視頻睡眠監(jiān)測(cè)

視頻睡眠監(jiān)測(cè)是使用攝像設(shè)備記錄監(jiān)測(cè)環(huán)境下使用者的睡眠情況的相關(guān)視頻，對(duì)其進(jìn)行預(yù)處理，通過(guò)不斷濾除噪聲影響和外界干擾，最大限度地從中提取視頻圖像中的有效信息。其中使用偵差法、背景減除等技術(shù)區(qū)分開(kāi)視頻圖像的前景和背景從而識(shí)別到運(yùn)動(dòng)的圖像區(qū)域，進(jìn)而判定使用人員的睡眠姿勢(shì)和體動(dòng)變化。國(guó)外學(xué)者經(jīng)過(guò)大量的實(shí)驗(yàn)后建立了一個(gè)擁有豐富數(shù)據(jù)的睡眠視頻圖像庫(kù)，依據(jù)豐富的圖像庫(kù)和睡眠中周期性的體動(dòng)來(lái)判定各睡眠時(shí)期。視頻睡眠監(jiān)測(cè)技術(shù)在國(guó)外的發(fā)展以及充分成熟，其能夠準(zhǔn)確地實(shí)現(xiàn)監(jiān)測(cè)睡眠狀態(tài)功能。

3 睡眠監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)存在的問(wèn)題

當(dāng)前階段，國(guó)際睡眠研究領(lǐng)域認(rèn)為，多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)是當(dāng)前用來(lái)分析、判斷人體睡眠障礙疾病的有效方法。但多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)也存在一定缺陷，如打造資金耗費(fèi)過(guò)多、監(jiān)測(cè)過(guò)程相對(duì)復(fù)雜等。在此種情況下，睡眠監(jiān)測(cè)系統(tǒng)只能用于醫(yī)學(xué)專業(yè)研究，或是由醫(yī)院為人們提供診斷服務(wù)，無(wú)法長(zhǎng)期為個(gè)人提供專門(mén)的監(jiān)測(cè)服務(wù)。近些年來(lái)，盡管適用于家庭的睡眠監(jiān)測(cè)方法的研究工作取得一定成績(jī)，并使監(jiān)測(cè)儀器的成本有所降低，使其逐漸被應(yīng)用在日常消費(fèi)中。但在此過(guò)程中，監(jiān)測(cè)儀器使用方法繁雜、不具備良好的舒適度等問(wèn)題也在不斷涌現(xiàn)。目前，國(guó)內(nèi)外在分析睡眠質(zhì)量時(shí)，通常選擇的方式為睡眠分期。針對(duì)傳統(tǒng)的睡眠分期而言，需要在人體上連接相應(yīng)導(dǎo)線，通過(guò)此種方式獲取人體生理數(shù)據(jù)，如人類(lèi)的心電情況、眼動(dòng)電流等，以此來(lái)劃分睡眠時(shí)間。這其中，包含兩大主要內(nèi)容：一是快速眼動(dòng)期;二是慢速眼動(dòng)期，并計(jì)算二者在人體總睡眠時(shí)間中的具體占比。在此種監(jiān)測(cè)方法下，不僅嚴(yán)重影響了人體睡眠舒適感，且無(wú)法實(shí)現(xiàn)良好的監(jiān)測(cè)效果，可用度不高。當(dāng)前的睡眠監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)多數(shù)是采用小型化的芯片、傳感器等集成化方式研制而成，雖然集成了較多高科技的技術(shù)，但是由于集成度高，造成了其監(jiān)測(cè)的生理指標(biāo)類(lèi)型和數(shù)量都受到一定限制，同時(shí)由于睡眠環(huán)境變化會(huì)對(duì)其監(jiān)測(cè)產(chǎn)生影響，導(dǎo)致不同睡眠環(huán)境得到的結(jié)果不一致，會(huì)影響相關(guān)的診斷分析。由于身體內(nèi)部的生物信號(hào)都是極其微弱的，所以如果靈敏度不夠，其監(jiān)測(cè)設(shè)備本身的噪聲將覆蓋掉身體內(nèi)部生物信號(hào)，造成監(jiān)測(cè)參數(shù)的缺失，在進(jìn)行數(shù)據(jù)分析時(shí)，由于各種信號(hào)采集的算法不同，對(duì)最終診斷結(jié)果的唯一性也會(huì)產(chǎn)生不良影響，因此在未來(lái)的睡眠監(jiān)測(cè)設(shè)備研制過(guò)程中，必須根據(jù)人體特點(diǎn)，將小型化、高靈敏度、低噪聲作為重要的設(shè)計(jì)關(guān)鍵技術(shù)，不斷優(yōu)化傳感器的構(gòu)型，減少對(duì)人體的刺激，以提高信息獲取的有效性和有用性，從而達(dá)到更好的睡眠質(zhì)量分析和原發(fā)疾病檢查效果。

4 睡眠監(jiān)測(cè)與誘導(dǎo)系統(tǒng)未來(lái)發(fā)展展望

未來(lái)是人工智能時(shí)代，智能化是任何產(chǎn)品需朝著努力的方向。其次，用戶體驗(yàn)是產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中首要考慮的因素。以用戶為中心，為用戶創(chuàng)造價(jià)值，解決用戶的痛點(diǎn)問(wèn)題，才能贏得用戶的青睞。技術(shù)方面，非創(chuàng)傷（Noninvasive）是行業(yè)發(fā)展大趨勢(shì)，其中以磁、電刺激為主，如渡康經(jīng)顱磁刺激儀、FitSleep、Alpha-Stim、iMRS、Ansleep、呼嚕寶、療療失眠（Sleep4U）、奧博百憂度、生命核R7、貝多芬身心睡眠治療系統(tǒng)、Eco Sleep、ANTISI Z1、Sleepman、Nutrisleep6、FlexPulse等，以聲、光、力刺激的產(chǎn)品為少數(shù)，如PEGASI、Re-timer、SNOOZ、助眠燈（Sleepace）、睡啦、Sleepion、DoDow等。事實(shí)上，失眠是癥狀，導(dǎo)致失眠的因素是多樣的，如年齡、性別、應(yīng)激及生活事件、個(gè)性特征、精神障礙、軀體疾病等，單一的干預(yù)或誘導(dǎo)方法、固定的工作模式，往往效果不佳或效果因人而異、時(shí)好時(shí)壞。西醫(yī)強(qiáng)調(diào)問(wèn)診，中醫(yī)強(qiáng)調(diào)“望聞問(wèn)切”，本質(zhì)上都是需要知道該用戶的相關(guān)信息，才能對(duì)癥下藥。用戶處在什么樣的睡眠環(huán)境、什么樣的覺(jué)醒-睡眠狀態(tài)、當(dāng)天或本周的運(yùn)動(dòng)量如何……如果室內(nèi)溫度太高，周邊噪音太大，或用戶已離枕起床，儀器再怎么工作，效果都不可能理想的。因此，產(chǎn)品需采集與分析用戶、環(huán)境信息、睡眠數(shù)據(jù)等，動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)干預(yù)或誘導(dǎo)模式，效果才能有保證。綜上，產(chǎn)品必將朝著智能化、人性化、非創(chuàng)傷、系統(tǒng)化的方向發(fā)展。

5 結(jié)束語(yǔ)

睡眠與人的健康息息相關(guān)，而目前還有相當(dāng)多的人有睡眠障礙。為了更好地認(rèn)識(shí)睡眠、治療睡眠、保護(hù)睡眠，就要從更多的科學(xué)角度分析人們睡眠的情況，從中量化睡眠指標(biāo)，并將其應(yīng)用于各項(xiàng)睡眠監(jiān)測(cè)與治療過(guò)程中。雖然現(xiàn)在治療睡眠障礙的方案很多，但是都各有優(yōu)劣，還不能完全解決所有人的睡眠問(wèn)題。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展，睡眠醫(yī)學(xué)也會(huì)得到進(jìn)一步的發(fā)展，相信今后大部分人的睡眠問(wèn)題都能得到解決，這也是每一個(gè)睡眠醫(yī)學(xué)研究人員為之奮斗的目標(biāo)。

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【通聯(lián)編輯：李雅琪】