基于藏象學說的疲勞客觀指標與量表的模型建立及分析

符美虹，王軍良，徐莞菁，劉廣濤，劉堂義，李少雄*

（1.上海中醫藥大學針灸推拿學院，上海 201203；2.上海榮泰健康科技有限公司，上海 201713）

疲勞是主觀上感覺軀體倦怠、力量不足或精神疲憊、注意力不集中，行為上表現為體力或腦力活動的下降，可分為精神疲勞和軀體疲勞［1］，近年來，因精神疲勞導致的各類事故時有發生，如疲勞駕駛導致事故發生率增加、飛行人員疲勞飛行引發飛行安全隱患、因過度疲勞導致心臟驟停事件等［2-4］，嚴重影響人們的日常生活、工作及身心健康。當前，國內外學者對疲勞進行了深入研究，并提出了許多測量疲勞的方法和指標［5-6］，最常用的是主觀評定量表的形式，但存在一些局限性，其種類多樣評分標準不統一，量表題量多，耗時長，易受個體因素的影響［7-8］。而客觀生理指標測量疲勞可以有效排除人的主觀感受對疲勞檢測的影響，但一般采用單個指標，會出現不同指標之間結果不一致、同一檢測方法誤差較大等問題。到目前為止，中醫學對疲勞的診斷主要以患者的主觀癥狀為主，缺乏對疲勞的診斷客觀化方面的研究及檢測儀器。

本研究基于自主研發的“人體疲勞檢測與評估系統”，將中醫藏象學說中“心主神志”“心之所藏，在內者為血，在外者為汗”等理論，結合現代醫學對疲勞的有效檢測指標，選取皮電、心率變異率（HRV）及血氧飽和度作為檢測指標，避開繁瑣的數學求解步驟，探究一個適用于評估疲勞的多元線性回歸模型，并對模型進行分析及檢驗。以期建立“藏象-生理指標-疲勞”中西醫結合的疲勞檢測新模式，為疲勞的檢測、診斷及評估提供更加便捷、可靠的方法。

1 臨床資料

1.1 一般資料

選取上海中醫藥大學及上海榮泰健康科技有限公司2021年1月—2021年5月的185 名志愿者。本試驗已通過中國臨床試驗注冊中心審核（臨床注冊號：ChiCTR2100042475）。并已通過上海中醫藥大學附屬曙光醫院倫理委員會批準（批件號：2020-886-95-01）。志愿者基本情況見表1。

表1 志愿者基本情況

1.2 診斷標準

參照2019年中華中醫藥學會《疲勞的評定標準》中對疲勞的診斷標準，出現精神疲憊、注意力不集中的感覺，可伴有做事興趣、警覺性及記憶力等腦力活動的下降。以疲勞自評量表（FSAS）作為判定疲勞類型、程度及特征的工具。依據精神疲勞因子的標準分進行劃分，具體等級及相應分值范圍如下：低于6 分為不明顯；6～40分為輕；41～80分為中；81～100分為重。

1.3 納入標準

①符合診斷標準者；②年齡18～45 歲，性別不限；③近1 個月內未采用針對疲勞的干預措施（包括服用相關抗疲勞保健品）；④在實驗前24 h 內未吸煙、飲用酒、咖啡等任何可能對心臟活動有影響或使機體產生興奮的刺激性食物與藥物；⑤無精神障礙及精神疾病史者；⑥同意參加本研究并簽署知情同意書。

1.4 排除標準

①不符合納入標準者；②合并有嚴重心腦血管、肝、腎和造血系統等原發性疾病者；③有骨折、脫位、脊椎椎管內占位性病變、風濕病、手術病史者；④頸背部有外傷、外觀異常者，如有疤痕、大面積色素沉著、潰瘍、丘疹等；⑤妊娠或哺乳期婦女；⑥有嚴重視力、聽力、認知功能障礙，感覺性失語等影響功能評定者；⑦已接受其他有關治療，可能影響本研究的效應指標觀察者。

1.5 剔除、中止和脫落標準

①誤納；②受試者依從性差，未按規定進行治療；③因各種原因中途主動退出者；④治療期間出現嚴重不良事件的受試者或在研究過程中出現其他嚴重的并發疾病或病情惡化者，不適宜繼續參加本研究；⑤病歷資料不全，影響療效評價。

2 試驗儀器

人體疲勞檢測與評估系統：上海中醫藥大學中醫工程學教研室與上海榮泰健康科技有限公司共同研發，RT8900按摩椅所附帶健康管理模塊。

3 方法

收集精神疲勞志愿者的疲勞自評量表（FSAS）評分、自主研發人體疲勞檢測與評估系統檢測：皮電（SCLmax、SCLmin、SCL 差值、SCLmean）、心率（HRmax、HRmin、HRmean）、心率變異性（HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、HRVstd）、血氧飽和度（SPO2min、SPO2mean），運用多元線性回歸分析方法探究各個觀指標與疲勞自評量表（FSAS）評分的關系。多元線性回歸模型的一般公式為：

Y1=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β4X4+…+βmXm

式中β0為常數項，β1，β2，β3，…，βm為回歸系數，即代入下表中相應的未標準化B值。

4 統計學處理

采用SPSS24.0 統計軟件進行數據處理，數據均以±s表示，自變量的選擇采用直線回歸分析，篩選出具有統計學意義的指標引入方程中作為自變量X，將疲勞自評量表（FSAS）總分作為因變量Y，進行多元線性回歸分析，采用方差分析和決定系數來評價模型檢測效能，以P＜0.05表示差異有統計學意義。

5 結果

5.1 模型自變量的選擇及結果

將SCLmax、SCLmin、SCL 差值、SCLmean、HRmax、HRmin、HRmean、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、HRVstd、SPO2min 及SPO2mean 分別于疲勞自評量表（FSAS）精神疲勞程度評分（35.46±1.05）進行直線回歸，分析結果顯示SCLmax、SCLmin、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf 及SPO2mean 與FSAS 精神疲勞程度評分存在線性相關關系，與SCL 差值、SCLmean、HRmax、HRmin、HRmean、HRVstd 及SPO2min 與FSAS 精神疲勞程度評分不存在線性相關（P＞0.05）。結果見表2。

表2 各自變量與FSAS直線相關分析結果表（n=185）

以疲勞自評量表（FSAS）的精神疲勞得分為因變量Y，將直線分析中與有統計學意義（P＜0.05）的指標SCLmax、SCLmin、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、SPO2mean 作為自變量X引入方程，進行多元線性回歸分析。結果見表3和表4。

表3 FSAS多元線性回歸分析結果表（n=185）

表4 回歸方程的假設檢驗及評價結果表

5.2 回歸檢驗及分析

選用方差分析法檢驗各自變量與因變量Y之間是否存在線性相關，根據F=4.63，P=0.001，P＜0.05，按α=0.05的檢驗水準，可認為該線性回歸方程有統計學意義，以上自變量至少一項會與因變量Y 疲勞自評量表（FSAS）之間存在線性回歸關系。

SCLmax（X1）、SCLmin（X2）、HRVhf（X3）、SPO2mean（X6）均P＜0.05，說明SCLmax（X1）、SCLmin（X2）及SPO2mean（X6）均對因變量Y：精神疲勞評分產生影響。HRVlf/hf（X4）、HRVlf（X5）均P＞0.05，還不能說明這兩個自變量會對精神疲勞評分有影響。SCLmax（X1）的回歸系數為-1.07、SCLmin（X2）回歸系數為-1.31，HRVhf（X3）的回歸系數為-0.83，說明SCLmax、HRVhf 均會對FSAS 分數產生顯著負向影響關系，即SCLmax、SCLmin 及HRVhf 值越高，則精神疲勞評分越低。SPO2mean 的回歸系數為1.83，說明SPO2mean 會對FSAS 分數產生顯著正向影響，即SPO2mean值越高，則精神疲勞評分越高。

因此，回歸模型表達式可寫為

該模型的決定系數R2=0.246，說明疲勞自評量表（FSAS）的精神疲勞評分的24.6% 可由SCLmax、SCLmin、HRVhf及SPO2mean的變化來解釋。

6 討論

精神疲勞主要因機體長期處于高度精神緊張的狀態而出現，是一種機體正常的自我保護機制［9］。以主觀感覺為主體，從主觀上說疲勞感增加，精力不足，動力和警覺性下降。在行為學上精神疲勞被認為是認知任務或反應時間的下降［10］，根據其臨床表現可歸屬于“虛勞”“勞倦”的范疇。精神疲勞可用中醫術語中的神疲、困憊、倦怠、精神萎靡等進行描述［11］。中醫學認為疲勞的內因以情志、飲食及勞逸失度為主。精神疲勞是勞神過度和情志過極的表現，而人體的神志和情志均與五臟緊密相關［9］，《靈樞?邪客》篇載：“心者，五臟六腑之大主，精神之所舍也”。可認為精神疲勞為心神耗傷所致。汪綺石《理虛元鑒》中提出：“或勞神傷心，而心神耗憊”。心的主要功能為主血脈和藏神，心為主導人體的神志系統，主持人體五臟六腑協調和神志活動，維持人體功能的正常運行，使機體能對外界事物做出正確判斷和反應［12］，而人體賴以生存之氣血，主要靠心主血脈的功能，使心的正常搏動，氣血通達全身，營養和滋潤機體各臟腑、組織及器官［13］。此外，中醫學理論認為“諸血者，皆屬于心”“汗為心之液”，而血與汗兩者均來源于水谷精微，精血同源兩者相互影響和補充，明代虞摶的《醫學正傳》中認為病理性出汗的原因是：“汗為心之液，心無所養，不能攝血，故溢而為汗。故精神疲勞時，心神耗傷，會導致心陽、心氣受損可導致心主血脈的功能異常，心的搏動乏力、遲緩，節律不齊［14］，血脈濡養全身的功能受到影響，致使組織血氧不足［15］，《溫病條辨》曰：“汗之為物，以陽氣為用，以陰津為材料”。心氣、心陰不能固攝機體水液，津液溢出皮膚而出現虛汗或大汗的癥狀［16］。

精神疲勞的復雜性、多維性及以主觀感覺為主的特點，須通過疲勞狀態下外在的、心理的和生理的表現來對其進行測量。明確疲勞的定量測量指標一直是疲勞研究進程的一大難題。因此以“人體疲勞檢測與評估系統”為基礎，建立一種中西醫結合的疲勞檢測方法和模型，為疲勞的早期發現、診斷和緩解提供可靠、有效的檢測方法，對改善人們的身心狀態、提高人們的工作效率、預防和減少不安全行為的發生有著極其重要的醫學和經濟意義。

經研究表明，疲勞與人體自主神經系統的活動有關、疲勞時交感神經處于興奮狀態［17-19］。當機體處于精神疲勞狀態時，可以發現交感神經活動的增強和副交感神經活動減少，這一發現為探究疲勞的發生機制和測量方法提供了新的視角［20-21］。客觀生理指標如皮電（SCL）、心率變異率（HRV）、血氧飽和度（SPO2）等均基于這一變化原理。人體精神疲勞時，交感神經處于活躍狀態，汗腺分泌汗液的活動增強，導致汗腺排泄管內的汗液充盈，故測得的皮膚電阻降低，相對的皮膚電導增大［22-23］。心率變異性（HRV）能夠較好地反映自主神經系統活性的變化情況［24-25］。精神疲勞時，HVR 會出現明顯的有規律的變化，表現為LF、HF、及LF/HF比值較基線均有顯著變化，低頻（LF）和LF/HF 比值增高，而高頻（HF）降低［26-27］。血氧飽和度在正常情況下處于90%～99%，人體氧攝取與氧消耗基本保持平衡狀態［28］。當人體處于精神疲勞狀態時，交感神經處于興奮狀態，會致使基礎代謝上升，使得各組織中氧的消耗率劇增。當人體存儲的氧被大量消耗后，耗氧與攝氧失衡，人體的總含氧量便會開始下降［29-30］。故現代醫學認為疲勞狀態下，生物物理指標皮電（SCL）、心率變異率（HRV）及血氧飽和度（SPO2）的變化原理與中醫理論中“汗為心之液”“心主血”“心主脈”對精神疲勞的認識相符，故本研究選取皮膚電阻、心率變異性及血氧飽和度作為探究指標，以期為疲勞的檢測和評估提供以期中西醫結合的方法。

試驗結果表明：SCLmax、SCLmin、HRVhf 及SPO2mean（X6）均P＜0.05，均對精神疲勞評分有影響。SCLmax、SCLmin 及HRVhf 均會對精神疲勞評分產生顯著負向影響關系，即SCLmax、SCLmin、HRVhf值越高，則精神疲勞程度越低。SPO2mean 值對精神疲勞評分產生顯著正向影響，即SPO2mean值越高，則精神疲勞程度越高。人體精神疲勞時，交感神經處于活躍狀態，相應地受其控制的汗腺分泌汗液的活動增強，皮膚所測得的皮膚電阻降低，相對的皮膚電導增大，故精神疲勞分數越高，皮膚電阻越低。心率變異率中高頻（HF）0.15～0.4 Hz主要反映副交感神經介導的呼吸竇性心律失常引起的心率波動，當人體處于精神疲勞時，副交感神經活動減少，HRVhf值越高，則精神疲勞評分越低。交感神經處于興奮狀態，會致使基礎代謝上升，使得各組織中氧的消耗率劇增，耗氧與攝氧失衡，人體的總含氧量便會開始下降。但試驗結果表明SPO2mean 會對FSAS 分數產生顯著正向影響，即SPO2mean 值越高，則精神疲勞評分越高，這一結果與既往研究的結果不符，考慮是由于試驗樣本量過少或試驗過程中的誤差造成。該回歸方程的假設檢驗及評價結果為F=4.63，P=0.001，提示本研究回歸模型具有統計學意義，因變量和自變量之間存在線性關系。因此，可表明基于現代生物物理指標與中醫藏象學說結合，選取皮膚電阻、心率變異性、血氧飽和度三個指標，可為精神疲勞探索一套中西醫結合的精神疲勞檢測模型，建立“藏象-生理指標-疲勞評價”的疲勞監控、評價模式，可對精神疲勞狀態進行早期檢測和評估，可為中醫學關于疲勞的診斷客觀化研究方面提供一個方向，為解決疲勞檢測客觀化問題提供新的手段和方式。

本研究初步探索了中醫藏象學說與疲勞生物物理指標相結合，探究了疲勞的中西醫檢測方法的有效性和可行性，為疲勞的早期發現、診斷和監測提供一個新的視角和可靠、有效的檢測方法。但本研究有許多有待完善的地方，在今后的研究中需進一步的完善。如模型的擬合程度較低（決定系數R2=0.246），需進一步的擴大樣本量、需減少疲勞主觀量表對試驗結果造成的誤差、選取其他類型的疲勞和生物物理指標進行比較和研究。