智能手環的應用評價

李紅巖 段瑩 盧燁 常遠 佟雅婧 孫瑤 孫書臣

·實驗研究·

智能手環的應用評價

李紅巖 段瑩 盧燁 常遠 佟雅婧 孫瑤 孫書臣

智能手環作為一種簡單方便的可穿戴設備，對于大樣本人群睡眠狀況的研究可能做出貢獻。筆者在臨床睡眠監測工作中對一款智能手環和多導睡眠監測 （PSG）進行了簡單的對比觀察。智能手環與PSG在入睡時間及清晨覺醒時間上有較好的一致性，可以監測到睡眠期間的大部分運動。類似于體動記錄儀，智能手環可以用于失眠、睡眠呼吸障礙、周期性肢動障礙 （PLMD）、晝夜節律失調性睡眠障礙等睡眠障礙的評估，但是也存在著需要解決的問題，需要研究者對硬件標準及使用中的細節進一步探討。

多導睡眠監測；智能手環；體動記錄儀

隨著智能電子設備的發展和完善以及人們對高質量生活的不斷追求，智能手環越來越受到人們的關注。智能手環可以記錄佩戴者日常生活中的鍛煉、睡眠等實時數據，并將這些數據與手機、平板等電子設備同步。智能手環的基本原理類似于體動記錄儀。目前體動記錄儀在睡眠臨床工作的諸多范疇，如失眠、晝夜節律紊亂、睡眠呼吸障礙等形式睡眠障礙的診斷、治療效果的判斷、對特殊人群的睡眠形式的評估等。那么與之相似的智能手環能否也在睡眠臨床工作得到相似的應用？筆者在臨床睡眠監測工作中對智能手環和多導睡眠監測 （PSG）進行了簡單的對比觀察。

1 智能手環與PSG比較

1.1 智能手環介紹 本次使用智能手環主要由3D加速傳感器、低功耗藍牙芯片、LED屏腕帶、可充電電池構成。可通過藍牙與智能手機或平板電腦連接同步數據通過網絡上傳到數據中心進行分析，在不同步數據的情況下可存儲7天內的測量數據。可以在睡眠時統計身體活動數據，通過持續測量肢體的運動狀態和運動量，間接地反映出睡眠—覺醒的情況。

1.2 多導睡眠監測介紹 多導睡眠監測（PSG）可連續并同步地描記睡眠過程中腦電、心電、呼吸等10余項指標。PSG被認為是測量睡眠的“金標準”，本次使用的為Compumedics公司的PSG設備，以基礎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。整夜監測信號良好。按照美國睡眠醫學會（AASM）manual 2012版的規則分析睡眠及相關事件。

1.3 操作方法 在睡眠實驗室進行整晚多導睡眠監測并同時佩戴整晚智能手環，佩戴位置為右手腕，對患者進行整晚睡眠監測，準備就寢前長按手環功能鍵3 s標記為上床時間，晨起時再長按功能鍵3 s標記為起床時間，監測結束后數據通過藍牙傳入平板電腦并上傳至數據中心進行分析，選取兩種儀器測量的相應睡眠參數 （入睡時間、覺醒時間、起床時間）進行相關性比較。

1.4 結果比較

1.4.1 患者1 男性，9歲，腺樣體肥大，打鼾，手環監測結果整理如表1。

圖1 患者1N1期第一幀

PSG入睡時間為：22：17：59（圖1），智能手環顯示入睡時間為22：20。05：57左右，開始定標，進入到清醒狀態。（圖2）智能手環顯示05：55分開始有中等強度運動。

以下是睡眠過程中大的覺醒。00：42開始有4幀動作，1點開始因為麥克不適而清醒，開始不安動作 （圖3）。與手環動作記錄相似。

圖2 患者1開始定標第一幀

圖3 患者1因不適而清醒，持續一段時間

1.4.2 患者2 信息：某，男，31歲，睡眠呼吸暫停綜合征。手環監測結果見表2，手環監測顯示：上床時間為00：09，起床時間未標記，入睡時間為00：14，覺醒時間為07：12，在睡眠過程中有很多活動。

表2 患者2手環監測結果

通過PSG判斷其入睡時間為00：16，覺醒時間為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記錄的運動狀態，沒有在手環中反應出來，例如手腕部動作不明顯的翻身動作 （圖4）。手環配備的睡眠報告中使用安靜睡眠時間或優質睡眠時間的用語，不準確也不標準。

還有兩例病例，監測結果對比與上述兩例相似，在入睡時間及清晨覺醒時間上有較好的一致性，睡眠期間的運動大部分可以表現出來。

圖4 患者2的PSG檢測圖

2 從體動記錄儀的應用看智能手環的應用前景

2.1 體動記錄儀對于失眠的評估 失眠是睡眠障礙中最常見的一種主要表現為入睡難、易醒、早醒或非恢復性睡眠。體動記錄儀與智能手環可以在居家環境下使用，能夠很好的保證被檢測者的日常生活節律。失眠患者每日的睡眠狀況變異度大［1］，單夜的PSG監測不能準確地反映患者的睡眠情況，在臨床工作中發現PSG監測的電極和束帶常會使被監測者感到一定的不適，對監測環境不適應還會使很多患者出現 “首夜效應”（指在睡眠實驗室陌生的環境與安裝電極后的束縛而干擾了第1夜的睡眠），這些現象對原本睡眠較差的失眠患者的影響尤為明顯。所以很多學者試圖用體動記錄儀來替代PSG在失眠評估中的應用。Natale等［2］對失眠者進行了進行了體動記錄儀監測，發現睡眠潛伏期、總睡眠時間和大于5 min的覺醒次數能有效評價失眠嚴重程度。

但是由于體動記錄儀會把長時間靜止地臥床時間記錄為睡眠時間，而失眠患者經常會為獲得更多睡眠而延長臥床時間，對失眠患者的評價也會造成一定的誤差［3］。這會對睡眠潛伏期的判斷造成影響。

2.2 體動記錄儀對于睡眠呼吸障礙的評估 體動記錄儀可以用于阻塞性睡眠呼吸暫停低通氣綜合征（OSHAS）患者總睡眠時間的監測，如果要計算出呼吸暫停—低通氣指數 （AHI）還需要特定監測呼吸指標的儀器測量相應的呼吸事件。兩者綜合可得出AHI，以作為診斷和病情程度判斷的依據。HEDNER［4］等對以色列、瑞典和美國的3個睡眠研究中心共228例OSAS患者進行了體動記錄儀及PSG監測，監測結果經過分析顯示，與PSG結果相比，體動記錄儀監測患者的總睡眠時間和睡眠效率等參數有較高的一致性。

2.3 體動記錄儀對于其他睡眠相關疾病的評估在多次小睡潛伏期測試 （MSLT）之前可以采用體動記錄儀記錄患者一段時間的睡眠習慣，從而區分白天過度嗜睡是由于前夜睡眠不足還是疾病（如發作性睡病）導致。特別是一些認知功能損害及讀寫能力不夠的患者，他們可使用體動記錄儀來替代記錄睡眠日記［5］。對于周期性肢動障礙（PLMD），體動記錄儀能多夜監測周期性肢體運動發作頻率，這是PSG不能做到的，Morrish［6］等利用體動記錄儀在116名志愿者中進行了PLMD流行率調查，認為在社區調查中體動記錄儀是一種可靠的調查PLMD的工具。

3 智能手環的應用前景與問題

由智能手環的基本原理和本次簡單對照的結果，結合體動記錄儀目前的臨床應用作為參考，智能手環能在自然狀態下連續監測且具有經濟、非侵入性等特性，在數據采集頻率較高、數據傳輸準確、數據分析符合專業要求的條件下，可以用于睡眠健康狀況的評估，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］、簡易，更易被患者接受和使用。與傳統體動記錄儀相比，它一般更小巧，具有實時數據傳輸功能，及時了解佩戴者睡眠變化，以便給予人們健康指導。作為一種將來可能使用人群龐大的可穿戴設備，智能手環對于大樣本人群睡眠狀況的研究可能提供一些方便性。

但像體動記錄儀一樣，智能手環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估，例如體動記錄儀對于失眠患者睡眠潛伏期參數的可靠性結論是不一致的［8］。SIVERTSEN［9］等在評判老年慢性原發性失眠中使用體動記錄儀對34例被監測者中進行對比監測，得出體動記錄儀記錄的總睡眠時間要比PSG增加20%。其次，智能手環的判定規則也是需要研究的，類似于體動記錄儀對于判讀沒有統一的標準，例如Meltzer［10］就曾經討論過兩種判讀方式（15MR和3／5MR）對正常兒童睡眠時間的判斷，雖然兩種判讀方式的判讀結果差異較小，但作者自己也闡述可能是因為參與研究的兒童都為健康兒童且睡眠良好，所以可能限制了2組數據的差異。這說明判讀方式的統一或者何種睡眠障礙更適于應用哪種判讀方式仍是一個需要解決的問題。再次，對于不同的睡眠障礙評估可能需要不同的佩戴方式，正如有的智能手環在白天監測運動時也會針對跑步、游泳、騎自行車將手環放置在身體的不同位置以提高監測準確性，體動記錄儀的應用中，Roger［11］等將體動記錄儀固定在兒童雙腳腳背上對20名貧血兒童同時進了體動記錄儀與PSG監測。還有智能手環本身可以用于臨床觀察的硬件標準也是尚未確定的，Gschliesser等［12］對24名PLMD患者使用兩種不同品牌的體動記錄儀并進行評估，認為以2 s為采樣頻率時得出的PLMD最接近PSG結果。

智能手環作為一種接受度較高的可穿戴設備，隨著硬件靈敏度的提高和數據處理軟件的開發，具有較好的應用前景，但是在使用中還需要研究者對智能手環的使用范圍、使用條件、使用方法等問題做更深入的研究和探討。智能手環要想走向睡眠專業領域還要有研發者和臨床睡眠專家的通力合作，設備的規范性和專業性。也還需要大樣本量的測試、觀察和評價。

［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.

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［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，Frauscher 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，中國中醫科學院廣安門醫院耳鼻喉科 （李紅巖、盧燁、常遠、佟雅婧、孫瑤、孫書臣）；100036北京，中國人民解放軍空軍總醫院航空航天睡眠醫學中心 （段瑩）

孫書臣，E-mail：sunsc0922＠163.com