智能手環(huán)的應(yīng)用評(píng)價(jià)

李紅巖 段瑩 盧燁 常遠(yuǎn) 佟雅婧 孫瑤 孫書臣

·實(shí)驗(yàn)研究·

智能手環(huán)的應(yīng)用評(píng)價(jià)

李紅巖 段瑩 盧燁 常遠(yuǎn) 佟雅婧 孫瑤 孫書臣

智能手環(huán)作為一種簡(jiǎn)單方便的可穿戴設(shè)備，對(duì)于大樣本人群睡眠狀況的研究可能做出貢獻(xiàn)。筆者在臨床睡眠監(jiān)測(cè)工作中對(duì)一款智能手環(huán)和多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè) （PSG）進(jìn)行了簡(jiǎn)單的對(duì)比觀察。智能手環(huán)與PSG在入睡時(shí)間及清晨覺醒時(shí)間上有較好的一致性，可以監(jiān)測(cè)到睡眠期間的大部分運(yùn)動(dòng)。類似于體動(dòng)記錄儀，智能手環(huán)可以用于失眠、睡眠呼吸障礙、周期性肢動(dòng)障礙 （PLMD）、晝夜節(jié)律失調(diào)性睡眠障礙等睡眠障礙的評(píng)估，但是也存在著需要解決的問題，需要研究者對(duì)硬件標(biāo)準(zhǔn)及使用中的細(xì)節(jié)進(jìn)一步探討。

多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)；智能手環(huán)；體動(dòng)記錄儀

隨著智能電子設(shè)備的發(fā)展和完善以及人們對(duì)高質(zhì)量生活的不斷追求，智能手環(huán)越來越受到人們的關(guān)注。智能手環(huán)可以記錄佩戴者日常生活中的鍛煉、睡眠等實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)，并將這些數(shù)據(jù)與手機(jī)、平板等電子設(shè)備同步。智能手環(huán)的基本原理類似于體動(dòng)記錄儀。目前體動(dòng)記錄儀在睡眠臨床工作的諸多范疇，如失眠、晝夜節(jié)律紊亂、睡眠呼吸障礙等形式睡眠障礙的診斷、治療效果的判斷、對(duì)特殊人群的睡眠形式的評(píng)估等。那么與之相似的智能手環(huán)能否也在睡眠臨床工作得到相似的應(yīng)用？筆者在臨床睡眠監(jiān)測(cè)工作中對(duì)智能手環(huán)和多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè) （PSG）進(jìn)行了簡(jiǎn)單的對(duì)比觀察。

1 智能手環(huán)與PSG比較

1.1 智能手環(huán)介紹 本次使用智能手環(huán)主要由3D加速傳感器、低功耗藍(lán)牙芯片、LED屏腕帶、可充電電池構(gòu)成?？赏ㄟ^藍(lán)牙與智能手機(jī)或平板電腦連接同步數(shù)據(jù)通過網(wǎng)絡(luò)上傳到數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析，在不同步數(shù)據(jù)的情況下可存儲(chǔ)7天內(nèi)的測(cè)量數(shù)據(jù)?？梢栽谒邥r(shí)統(tǒng)計(jì)身體活動(dòng)數(shù)據(jù)，通過持續(xù)測(cè)量肢體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和運(yùn)動(dòng)量，間接地反映出睡眠—覺醒的情況。

1.2 多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)介紹 多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)（PSG）可連續(xù)并同步地描記睡眠過程中腦電、心電、呼吸等10余項(xiàng)指標(biāo)。PSG被認(rèn)為是測(cè)量睡眠的“金標(biāo)準(zhǔn)”，本次使用的為Compumedics公司的PSG設(shè)備，以基礎(chǔ)睡眠診斷蒙太奇安置電極，氣流采用口鼻溫度和鼻壓力雙傳感器，血氧飽和度采用Nonin指部探頭。整夜監(jiān)測(cè)信號(hào)良好。按照美國睡眠醫(yī)學(xué)會(huì)（AASM）manual 2012版的規(guī)則分析睡眠及相關(guān)事件。

1.3 操作方法 在睡眠實(shí)驗(yàn)室進(jìn)行整晚多導(dǎo)睡眠監(jiān)測(cè)并同時(shí)佩戴整晚智能手環(huán)，佩戴位置為右手腕，對(duì)患者進(jìn)行整晚睡眠監(jiān)測(cè)，準(zhǔn)備就寢前長按手環(huán)功能鍵3 s標(biāo)記為上床時(shí)間，晨起時(shí)再長按功能鍵3 s標(biāo)記為起床時(shí)間，監(jiān)測(cè)結(jié)束后數(shù)據(jù)通過藍(lán)牙傳入平板電腦并上傳至數(shù)據(jù)中心進(jìn)行分析，選取兩種儀器測(cè)量的相應(yīng)睡眠參數(shù) （入睡時(shí)間、覺醒時(shí)間、起床時(shí)間）進(jìn)行相關(guān)性比較。

1.4 結(jié)果比較

1.4.1 患者1 男性，9歲，腺樣體肥大，打鼾，手環(huán)監(jiān)測(cè)結(jié)果整理如表1。

圖1 患者1N1期第一幀

PSG入睡時(shí)間為：22：17：59（圖1），智能手環(huán)顯示入睡時(shí)間為22：20。05：57左右，開始定標(biāo)，進(jìn)入到清醒狀態(tài)。（圖2）智能手環(huán)顯示05：55分開始有中等強(qiáng)度運(yùn)動(dòng)。

以下是睡眠過程中大的覺醒。00：42開始有4幀動(dòng)作，1點(diǎn)開始因?yàn)辂溈瞬贿m而清醒，開始不安動(dòng)作 （圖3）。與手環(huán)動(dòng)作記錄相似。

圖2 患者1開始定標(biāo)第一幀

圖3 患者1因不適而清醒，持續(xù)一段時(shí)間

1.4.2 患者2 信息：某，男，31歲，睡眠呼吸暫停綜合征。手環(huán)監(jiān)測(cè)結(jié)果見表2，手環(huán)監(jiān)測(cè)顯示：上床時(shí)間為00：09，起床時(shí)間未標(biāo)記，入睡時(shí)間為00：14，覺醒時(shí)間為07：12，在睡眠過程中有很多活動(dòng)。

表2 患者2手環(huán)監(jiān)測(cè)結(jié)果

通過PSG判斷其入睡時(shí)間為00：16，覺醒時(shí)間為07：08，N1期睡眠比例明顯增加，N3期、R期睡眠比例明顯減少，覺醒頻繁。但也有一些PSG記錄的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，沒有在手環(huán)中反應(yīng)出來，例如手腕部動(dòng)作不明顯的翻身動(dòng)作 （圖4）。手環(huán)配備的睡眠報(bào)告中使用安靜睡眠時(shí)間或優(yōu)質(zhì)睡眠時(shí)間的用語，不準(zhǔn)確也不標(biāo)準(zhǔn)。

還有兩例病例，監(jiān)測(cè)結(jié)果對(duì)比與上述兩例相似，在入睡時(shí)間及清晨覺醒時(shí)間上有較好的一致性，睡眠期間的運(yùn)動(dòng)大部分可以表現(xiàn)出來。

圖4 患者2的PSG檢測(cè)圖

2 從體動(dòng)記錄儀的應(yīng)用看智能手環(huán)的應(yīng)用前景

2.1 體動(dòng)記錄儀對(duì)于失眠的評(píng)估 失眠是睡眠障礙中最常見的一種主要表現(xiàn)為入睡難、易醒、早醒或非恢復(fù)性睡眠。體動(dòng)記錄儀與智能手環(huán)可以在居家環(huán)境下使用，能夠很好的保證被檢測(cè)者的日常生活節(jié)律。失眠患者每日的睡眠狀況變異度大［1］，單夜的PSG監(jiān)測(cè)不能準(zhǔn)確地反映患者的睡眠情況，在臨床工作中發(fā)現(xiàn)PSG監(jiān)測(cè)的電極和束帶常會(huì)使被監(jiān)測(cè)者感到一定的不適，對(duì)監(jiān)測(cè)環(huán)境不適應(yīng)還會(huì)使很多患者出現(xiàn) “首夜效應(yīng)”（指在睡眠實(shí)驗(yàn)室陌生的環(huán)境與安裝電極后的束縛而干擾了第1夜的睡眠），這些現(xiàn)象對(duì)原本睡眠較差的失眠患者的影響尤為明顯。所以很多學(xué)者試圖用體動(dòng)記錄儀來替代PSG在失眠評(píng)估中的應(yīng)用。Natale等［2］對(duì)失眠者進(jìn)行了進(jìn)行了體動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)，發(fā)現(xiàn)睡眠潛伏期、總睡眠時(shí)間和大于5 min的覺醒次數(shù)能有效評(píng)價(jià)失眠嚴(yán)重程度。

但是由于體動(dòng)記錄儀會(huì)把長時(shí)間靜止地臥床時(shí)間記錄為睡眠時(shí)間，而失眠患者經(jīng)常會(huì)為獲得更多睡眠而延長臥床時(shí)間，對(duì)失眠患者的評(píng)價(jià)也會(huì)造成一定的誤差［3］。這會(huì)對(duì)睡眠潛伏期的判斷造成影響。

2.2 體動(dòng)記錄儀對(duì)于睡眠呼吸障礙的評(píng)估 體動(dòng)記錄儀可以用于阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（OSHAS）患者總睡眠時(shí)間的監(jiān)測(cè)，如果要計(jì)算出呼吸暫停—低通氣指數(shù) （AHI）還需要特定監(jiān)測(cè)呼吸指標(biāo)的儀器測(cè)量相應(yīng)的呼吸事件。兩者綜合可得出AHI，以作為診斷和病情程度判斷的依據(jù)。HEDNER［4］等對(duì)以色列、瑞典和美國的3個(gè)睡眠研究中心共228例OSAS患者進(jìn)行了體動(dòng)記錄儀及PSG監(jiān)測(cè)，監(jiān)測(cè)結(jié)果經(jīng)過分析顯示，與PSG結(jié)果相比，體動(dòng)記錄儀監(jiān)測(cè)患者的總睡眠時(shí)間和睡眠效率等參數(shù)有較高的一致性。

2.3 體動(dòng)記錄儀對(duì)于其他睡眠相關(guān)疾病的評(píng)估在多次小睡潛伏期測(cè)試 （MSLT）之前可以采用體動(dòng)記錄儀記錄患者一段時(shí)間的睡眠習(xí)慣，從而區(qū)分白天過度嗜睡是由于前夜睡眠不足還是疾?。ㄈ绨l(fā)作性睡?。?dǎo)致。特別是一些認(rèn)知功能損害及讀寫能力不夠的患者，他們可使用體動(dòng)記錄儀來替代記錄睡眠日記［5］。對(duì)于周期性肢動(dòng)障礙（PLMD），體動(dòng)記錄儀能多夜監(jiān)測(cè)周期性肢體運(yùn)動(dòng)發(fā)作頻率，這是PSG不能做到的，Morrish［6］等利用體動(dòng)記錄儀在116名志愿者中進(jìn)行了PLMD流行率調(diào)查，認(rèn)為在社區(qū)調(diào)查中體動(dòng)記錄儀是一種可靠的調(diào)查PLMD的工具。

3 智能手環(huán)的應(yīng)用前景與問題

由智能手環(huán)的基本原理和本次簡(jiǎn)單對(duì)照的結(jié)果，結(jié)合體動(dòng)記錄儀目前的臨床應(yīng)用作為參考，智能手環(huán)能在自然狀態(tài)下連續(xù)監(jiān)測(cè)且具有經(jīng)濟(jì)、非侵入性等特性，在數(shù)據(jù)采集頻率較高、數(shù)據(jù)傳輸準(zhǔn)確、數(shù)據(jù)分析符合專業(yè)要求的條件下，可以用于睡眠健康狀況的評(píng)估，也可用于睡眠疾病治療效果的跟蹤。它相較于睡眠日記更加客觀［7］、簡(jiǎn)易，更易被患者接受和使用。與傳統(tǒng)體動(dòng)記錄儀相比，它一般更小巧，具有實(shí)時(shí)數(shù)據(jù)傳輸功能，及時(shí)了解佩戴者睡眠變化，以便給予人們健康指導(dǎo)。作為一種將來可能使用人群龐大的可穿戴設(shè)備，智能手環(huán)對(duì)于大樣本人群睡眠狀況的研究可能提供一些方便性。

但像體動(dòng)記錄儀一樣，智能手環(huán)的使用也存在著很多需要解決的問題。首先，需要明確的是它適宜用于哪種疾病的評(píng)估，例如體動(dòng)記錄儀對(duì)于失眠患者睡眠潛伏期參數(shù)的可靠性結(jié)論是不一致的［8］。SIVERTSEN［9］等在評(píng)判老年慢性原發(fā)性失眠中使用體動(dòng)記錄儀對(duì)34例被監(jiān)測(cè)者中進(jìn)行對(duì)比監(jiān)測(cè)，得出體動(dòng)記錄儀記錄的總睡眠時(shí)間要比PSG增加20%。其次，智能手環(huán)的判定規(guī)則也是需要研究的，類似于體動(dòng)記錄儀對(duì)于判讀沒有統(tǒng)一的標(biāo)準(zhǔn)，例如Meltzer［10］就曾經(jīng)討論過兩種判讀方式（15MR和3／5MR）對(duì)正常兒童睡眠時(shí)間的判斷，雖然兩種判讀方式的判讀結(jié)果差異較小，但作者自己也闡述可能是因?yàn)閰⑴c研究的兒童都為健康兒童且睡眠良好，所以可能限制了2組數(shù)據(jù)的差異。這說明判讀方式的統(tǒng)一或者何種睡眠障礙更適于應(yīng)用哪種判讀方式仍是一個(gè)需要解決的問題。再次，對(duì)于不同的睡眠障礙評(píng)估可能需要不同的佩戴方式，正如有的智能手環(huán)在白天監(jiān)測(cè)運(yùn)動(dòng)時(shí)也會(huì)針對(duì)跑步、游泳、騎自行車將手環(huán)放置在身體的不同位置以提高監(jiān)測(cè)準(zhǔn)確性，體動(dòng)記錄儀的應(yīng)用中，Roger［11］等將體動(dòng)記錄儀固定在兒童雙腳腳背上對(duì)20名貧血兒童同時(shí)進(jìn)了體動(dòng)記錄儀與PSG監(jiān)測(cè)。還有智能手環(huán)本身可以用于臨床觀察的硬件標(biāo)準(zhǔn)也是尚未確定的，Gschliesser等［12］對(duì)24名PLMD患者使用兩種不同品牌的體動(dòng)記錄儀并進(jìn)行評(píng)估，認(rèn)為以2 s為采樣頻率時(shí)得出的PLMD最接近PSG結(jié)果。

智能手環(huán)作為一種接受度較高的可穿戴設(shè)備，隨著硬件靈敏度的提高和數(shù)據(jù)處理軟件的開發(fā)，具有較好的應(yīng)用前景，但是在使用中還需要研究者對(duì)智能手環(huán)的使用范圍、使用條件、使用方法等問題做更深入的研究和探討。智能手環(huán)要想走向睡眠專業(yè)領(lǐng)域還要有研發(fā)者和臨床睡眠專家的通力合作，設(shè)備的規(guī)范性和專業(yè)性。也還需要大樣本量的測(cè)試、觀察和評(píng)價(jià)。

［1］Toussaint M，Luthringer R，Schaltenbrand N，et al.First-nighteffect in normal subjects and psychiatric inpatients［J］.Sleep：Journal of Sleep Research＆Sleep Medicine，1995.

［2］Natale V，Plazzi G，Martoni M.Actigraphy in the assessment of insomnia：a quantitative approach［J］.Sleep，2009，32（6）：767.

［3］Buysse D J，Ancoli-lsrael S，Edinger JD，et al.Recommendations for a standard research assessment of insomnia［J］.Sleep：Journal of Sleep and Sleep Disorders Research，2006.

［4］Hedner J，Pillar G，Pittman S D，et al.A novel adaptive wrist actigraphy algorithm for sleep-wake assessment in sleep apnea patients［J］.Sleep，2004，27（8）：1560-1566.

［5］Standards of Practice Comm ittee of the American A-cademy of Sleep Medicine.Practice parameters for the role of actigraphy in the study of sleep and circadian rhythms：an update for 2002［J］.Sleep，2003，26（3）：337-341.

［6］Morrish E，King M A，Pilsworth S N，et al.Periodic limb movement in a community population detected by a new actigraphy technique［J］.Sleep medicine，2002，3（6）：489-495.

［7］Lockley SW，Skene D J，Arendt J.Comparison between subjective and actigraphicmeasurementof sleep and sleep rhythms［J］.Journal of sleep research，1999，8（3）：175-183.

［8］Sadeh A.The role and validity of actigraphy in sleep medicine：an update［J］.Sleep medicine review s，2011，15（4）：259-267.

［9］Sivertsen B，Omvik S，Havik O E，et al.A comparison of actigraphy and polysomnography in older adults treated for chronic primary insomnia［J］.SLEEPNEW YORK THEN WESTCHESTER-，2006，29（10）：1353.

［10］Meltzer L J，Westin A M L.A comparison of actigraphy scoring rules used in pediatric research［J］.Sleep medicine，2011，12（8）：793-796.

［11］Rogers V E，Gallagher P R，Marcus C L，et al.Capturing PLMS and their variability in children with sickle cell disease：Does ankle activity monitoring measure up to polysomnography？［J］.Sleep medicine，2012，13（8）：1013-1020.

［12］Gschliesser V，F(xiàn)rauscher B，Brandauer E，et al.PLM detection by actigraphy compared to polysomnography：a validation and comparison of two actigraphs［J］.Sleep medicine，2009，10（3）：306-311.

Evaluation and Prospect of Smart Bracelet

Li Hongyan，Duan Ying，Lu Ye，Chang Yuan，Tong Yajing，Sun Yao，Sun Shuchen.*Guangan men Hospital，China Academy of Chinese Medical Sciences，Beijing 100053，China

Sun Shuchen，E-mail：sunsc0922＠163.com

W ith the development of modern electronic technology，smart bracelet draw s lots of clinical attentions.As a wearable device，it is easy and convenient to use.Smart braceletmay make a significant contribution for the large sample study of sleep medicine.Based on clinicalwork，the w riter observed the consistent of smart bracelet and polysomnography（PSG）.In sleep latency and morning waking time，there are good consistance of two devices.Confirmed by PSG，smart bracelet could monitor mostmajor body movements during sleep.Smart bracelet is sim ilar to actigraphy，which is particularly useful in the evaluation of some sleep disorders，such as insomnia，sleep-disordered breathing，PLMD and circadian rhythm sleep disorder.However，there are many issues need further discussion，especially for technical and monitoring specifications.

PSG；Smart bracelet；Actigraphy

100053北京，中國中醫(yī)科學(xué)院廣安門醫(yī)院耳鼻喉科 （李紅巖、盧燁、常遠(yuǎn)、佟雅婧、孫瑤、孫書臣）；100036北京，中國人民解放軍空軍總醫(yī)院航空航天睡眠醫(yī)學(xué)中心 （段瑩）

孫書臣，E-mail：sunsc0922＠163.com