冯佩

摘要：睡眠是衡量健康的重要生理活动，良好的睡眠可以确保大脑及身体其他器官的良好休息，确保其功能的完整。如果睡眠状况不佳，或者有其他因素严重影响睡眠的连续性和完整性，将影响人们的身心健康。为了更好地对有睡眠问题的人进行睡眠监控，观测病患在睡眠过程中的生理反应状况，可以为疾病诊断和分析提供较为齐全的诊断数据，从而对症下药，为改善睡眠质量，提升人们的健康水平发挥积极的作用。文章针对目前市面上存在的主要睡眠监测与诱导系统进行了介绍，并分析了目前睡眠监测诱导系统还存在的问题，最后对该系统未来的发展方向进行了展望，通过分析相关设备的信息采集特点，和临床使用情况分析，阐述了相关设备的临床应用场景和关键技术发展状况，根据当前睡眠疾病发病特点和检测诊断需求，进一步提出了对相关监测与诱导系统迭代改进要求。

关键词：睡眠;监测;诱导

中图分类号：TP311      文献标识码：A

文章编号：1009-3044（2021）14-0039-02

1 引言

睡眠占据人一生时间中的三分之一，如同进食、饮水等基本活动一样，睡眠是人类生存的重要生命活动之一。从古至今，哲学家与医者从未放弃过对人类睡眠活动的研究，包括研究睡眠的意义、睡眠的机制等内容。许多睡眠研究理论和研究记录具有重要意义，深受国内外学术界的青睐。但自近现代以来，我国并未投入过多的精力研究人类睡眠问题。这其中，20世紀50年代后期有学者开始研究睡眠问题，如学者王雨若，但其研究因历史原因被迫中断。在此之后，我国多名学者在西方国家学习研究，在学成归国后大力推进我国睡眠研究工作的进展，对我国睡眠医学事业而言具有重要的现实意义，是我国睡眠研究工作的领先者。当前阶段，我国医学界与社会各方都对睡眠疾患给予了高度重视，越来越多的人开始注意到睡眠疾患对人体健康造成的各种危害。在此背景下，我国条件较好的医院已经投入到睡眠障碍的研究工作中，通过临床症状为基础，深入研究睡眠障碍的成因与治疗方法，这对我国睡眠医学事业的发展具有重要帮助，是我国睡眠医学事业的一大进步。

2 睡眠监测系统和诱导系统研究现状分析

当前阶段，我国市面中较普遍的睡眠监测与诱导系统主要分为两种：一是接触式，二是非接触式。接触式设备，主要通过直接体表接触，获得相关身体健康信息，大多是以心电图设备、血压计、血氧仪等医用常规诊断设备为原型，利用现代科技手段进行小型化、集成化改进，利用电池为基础供电方式，噪音少、佩戴简单，可以穿戴睡眠而不会对人体产生不良影响，其优点是穿戴简单，灵敏度高，监测指标精度高等，其缺点是：续航时间端，监测类型少，记录时间及容量小;非接触式设备，主要利用现代的传感器技术和微波、红外扫描技术，通过非接触式感知身体状况，这类设备一般成本较高，需要专业人员配合调试，但是其监测类型多样，可以提供较多的数据，在睡眠过程中不与病患产生直接接触，所以不会对其睡眠产生干扰，有利于对病人的健康状况进行连续的分析、查证。优点：监测类型多、对睡眠影响少、记录分析能力强，缺点：不利于携带，使用复杂、价格较高。

2.1 接触式

1）多导睡眠监测仪

多导睡眠监测仪是一种传统的睡眠监测设备，其是睡眠监测领域最为权威的检测手段。目前其使用范围主要为医院场所，多导睡眠监测仪的主要工作原理是同步记录整夜睡眠过程中人体的多种生理信号，包括脑电、心电、脉搏波、血氧、胸呼吸、腹呼吸、鼾声、体动、二氧化碳浓度、呼吸力学参数流量、血压等。经过对人体的这些生理信号进行整夜的连续监测、处理和分析后可得到脑电图、眼电图、肌电图。其中脑电图能根据脑电波活动情况判定，觉醒和睡眠状态，并准确地得到睡眠各时期所占比例;眼动图能根据眼球运动的情况区分快速眼动期和非快速眼动期，肌电图能根据下颌肌肉运动情况协助眼动图区分快速眼动期和非快速眼动期。总体而言，多导睡眠监测仪的使用能精确地分析被测者的睡眠总时间、睡眠效率和睡眠各时期所占的比例，使被测者能及时了解自己的睡眠障碍问题，摒弃错误的主观睡眠认知。

2）智能手环

市面上的智能手环是现今流行的可穿戴设备，其为一种具备了记录使用者日行步数，能量消耗和睡眠监测等功能的新兴设备。大部分的智能手环是通过体动记录仪来实现睡眠监测功能的。其通过内置的重力感应器和传感器，分析佩戴者睡眠过程的手腕运动情况，根据浅睡眠状态下身体动作较多，而深度睡眠状态下动作相对较少的特征区分出浅睡和深睡两个时期。

3）睡眠监测腰带

中南大学的吴丹设计了一套可穿戴设备用来实现动态监测睡眠过程中的呼吸信号的目标，其设计理念为将传感器使用无限融入大众的日常生活，设备是以腰带的形式进行监测。该设计的基本原理是将传感器内嵌到具有感应线圈的腰带中以完成主要功能，当人体进行呼吸时，胸腔和腹腔都会发生变化，其会引发传感器上的电容与感应线圈出现谐振的现象，而谐振变化频率可以用来描记呼吸曲线。对获取到的睡眠过程的呼吸信号进行算法处理从而进行睡眠各时期的划分。

2.2非接触式睡眠监测系统分类

当前阶段，我国非接触式睡眠监测系统的发展已经相对成熟，常见的可分为两种类型：一是床垫式;二是微波雷达式。这其中，床垫式系统又可分为：微动敏感与百利达监测仪两种类型。

1）微动敏感式

微动敏感床垫，其研发团队的开创人为我国俞梦孙院士，在其带领下，科研团队研发出了可以在人类睡眠过程中，监测其身体生理具体参数的床垫。微动敏感式床垫的基本原理如下：①使用微动敏感传感器，以此为基础，在无感睡眠条件下，可以监测人体机能、心脏脉搏、人体呼吸等身体变化，并根据此类变化对床垫的具体压力影响来判断;②在判断后，可以将检测到的人体信号输出，如人体呼吸频率、胸腿冲击等;③可以提供受检测人员的睡眠分析图，其中包含的主要内容有睡眠时间、醒来的次数、呼吸暂停次数等内容。

2）百利达监测仪

床垫式睡眠监测仪的研究方为百利达公司，在具体的使用过程中，需要将其铺设在床垫下，以此检测人在睡眠过程中的具体情况。这其中，监测仪的主要信号分为三种：一是人体呼吸冲击波;二是心跳冲击波;三是心跳波动。而针对监测仪的使用原理，具体是指以床垫中的水为感知器，当人体进入睡眠后，通过人体呼吸与心跳等变化，将其产生的震动进行搜集，并输送给压力传感器。随后，在压力传感器收到相关信息后，将信息分成人体呼吸变化、心跳情况等内容进行输出，将最终监测结果储存在SD卡中。当人在次日醒来后，通过上位机软件分析、处理具体的监测信号，并将最终结果制作成人体睡眠监测报告。

3）视频睡眠监测

视频睡眠监测是使用摄像设备记录监测环境下使用者的睡眠情况的相关视频，对其进行预处理，通过不断滤除噪声影响和外界干扰，最大限度地从中提取视频图像中的有效信息。其中使用侦差法、背景减除等技术区分开视频图像的前景和背景从而识别到运动的图像区域，进而判定使用人员的睡眠姿势和体动变化。国外学者经过大量的实验后建立了一个拥有丰富数据的睡眠视频图像库，依据丰富的图像库和睡眠中周期性的体动来判定各睡眠时期。视频睡眠监测技术在国外的发展以及充分成熟，其能够准确地实现监测睡眠状态功能。

3 睡眠监测与诱导系统存在的问题

当前阶段，国际睡眠研究领域认为，多导睡眠监测系统是当前用来分析、判断人体睡眠障碍疾病的有效方法。但多导睡眠监测系统也存在一定缺陷，如打造资金耗费过多、监测过程相对复杂等。在此种情况下，睡眠监测系统只能用于医学专业研究，或是由医院为人们提供诊断服务，无法长期为个人提供专门的监测服务。近些年来，尽管适用于家庭的睡眠监测方法的研究工作取得一定成绩，并使监测仪器的成本有所降低，使其逐渐被应用在日常消费中。但在此过程中，监测仪器使用方法繁杂、不具备良好的舒适度等问题也在不断涌现。目前，国内外在分析睡眠质量时，通常选择的方式为睡眠分期。针对传统的睡眠分期而言，需要在人体上连接相应导线，通过此种方式获取人体生理数据，如人类的心电情况、眼动电流等，以此来划分睡眠时间。这其中，包含两大主要内容：一是快速眼动期;二是慢速眼动期，并计算二者在人体总睡眠时间中的具体占比。在此种监测方法下，不仅严重影响了人体睡眠舒适感，且无法实现良好的监测效果，可用度不高。当前的睡眠监测与诱导系统多数是采用小型化的芯片、传感器等集成化方式研制而成，虽然集成了较多高科技的技术，但是由于集成度高，造成了其监测的生理指标类型和数量都受到一定限制，同时由于睡眠环境变化会对其监测产生影响，导致不同睡眠环境得到的结果不一致，会影响相关的诊断分析。由于身体内部的生物信号都是极其微弱的，所以如果灵敏度不够，其监测设备本身的噪声将覆盖掉身体内部生物信号，造成监测参数的缺失，在进行数据分析时，由于各种信号采集的算法不同，对最终诊断结果的唯一性也会产生不良影响，因此在未来的睡眠监测设备研制过程中，必须根据人体特点，将小型化、高灵敏度、低噪声作为重要的设计关键技术，不断优化传感器的构型，减少对人体的刺激，以提高信息获取的有效性和有用性，从而达到更好的睡眠质量分析和原发疾病检查效果。

4 睡眠监测与诱导系统未来发展展望

未来是人工智能时代，智能化是任何产品需朝着努力的方向。其次，用户体验是产品设计过程中首要考虑的因素。以用户为中心，为用户创造价值，解决用户的痛点问题，才能赢得用户的青睐。技术方面，非创伤（Noninvasive）是行业发展大趋势，其中以磁、电刺激为主，如渡康经颅磁刺激仪、FitSleep、Alpha-Stim、iMRS、Ansleep、呼噜宝、疗疗失眠（Sleep4U）、奥博百忧度、生命核R7、贝多芬身心睡眠治疗系统、Eco Sleep、ANTISI Z1、Sleepman、Nutrisleep6、FlexPulse等，以聲、光、力刺激的产品为少数，如PEGASI、Re-timer、SNOOZ、助眠灯（Sleepace）、睡啦、Sleepion、DoDow等。事实上，失眠是症状，导致失眠的因素是多样的，如年龄、性别、应激及生活事件、个性特征、精神障碍、躯体疾病等，单一的干预或诱导方法、固定的工作模式，往往效果不佳或效果因人而异、时好时坏。西医强调问诊，中医强调“望闻问切”，本质上都是需要知道该用户的相关信息，才能对症下药。用户处在什么样的睡眠环境、什么样的觉醒-睡眠状态、当天或本周的运动量如何……如果室内温度太高，周边噪音太大，或用户已离枕起床，仪器再怎么工作，效果都不可能理想的。因此，产品需采集与分析用户、环境信息、睡眠数据等，动态调节干预或诱导模式，效果才能有保证。综上，产品必将朝着智能化、人性化、非创伤、系统化的方向发展。

5 结束语

睡眠与人的健康息息相关，而目前还有相当多的人有睡眠障碍。为了更好地认识睡眠、治疗睡眠、保护睡眠，就要从更多的科学角度分析人们睡眠的情况，从中量化睡眠指标，并将其应用于各项睡眠监测与治疗过程中。虽然现在治疗睡眠障碍的方案很多，但是都各有优劣，还不能完全解决所有人的睡眠问题。随着科学技术的不断发展，睡眠医学也会得到进一步的发展，相信今后大部分人的睡眠问题都能得到解决，这也是每一个睡眠医学研究人员为之奋斗的目标。

参考文献：

[1] Arendash G W，Mori T，Dorsey M，et al.Electromagnetic treatment to old Alzheimer's mice reverses β-amyloid deposition，modifies cerebral blood flow，and provides selected cognitive benefit[J].PLoS One，2012，7（4）：e35751.

[2] Chinese Pharmacopoeia （2005）VOL 1 P283[M].Chemical engineering Press，2005.

[3] 李俊.临床药理学[M].4版.北京：人民卫生出版社，2008：44-46.

【通联编辑：李雅琪】