摘要：传统的多导睡眠监测仪（Polysomnography，PSG）目前已经成为诊断睡眠障碍的金标准。近年来，随着医学科学技术的发展和人们对于睡眠医学的认识的深入，睡眠监测方法由传统的PSG发展到如体动记录仪、运动手环、智能手机应用程序等多种便携式睡眠监测设备。在临床研究中常常将各种设备与传统的PSG进行比较，讨论其准确性、特异性和实用性等方面的优劣势，由此也发现尽管传统的PSG已经成为许多睡眠疾病诊断的金标准，但是其自身也存在其局限性。本文在相关文献基础上，对便携式睡眠监测设备和传统的PSG进行比较，试图讨论便携式睡眠监测设备的优势和不足，为未来便携式睡眠监测设备的发展带来一些经验。

关键词：多导睡眠监测仪，便携式睡眠监测设备。

随着睡眠问题越来越被人们重视，睡眠监测设备也迅速发展[1]。传统的PSG的各组件完整、标准统一能够在大型的睡眠中心在专业人员的操作下对正常人群和存在睡眠障碍的人群的睡眠进行监测和评估。然而，事实上我们发现人们更希望能在自己熟悉的环境当中进行睡眠监测，但同时也期望得到比较全面的结果。这将成为睡眠医学发展的趋势。

在总结相关研究后发现，相较于传统的PSG，便携式睡眠监测设备在监测：总睡眠时间（Total sleep time，TST）、心率、体位活动、血氧浓度、光线等方面也有其相似的功能。同时它的优势[3]在于便携式睡眠监测设备不需要在睡眠中心中进行，可将仪器带回家中；由于自身没有复杂的导联，安装方便同时对受试者的主观影响较小；能够让受试者在熟悉的环境当中进行多个夜晚的连续监测。而其不足之处是因考虑到实用性，便携式睡眠监测设备监测的脑电、眼电图的传感器较为简单或者缺失，对睡眠分期识别（尤其是非快速眼动睡眠期）的准确性将会受到影响[5]；此外，目前的大多数研究仅限于睡眠正常

的受试者，对于存在睡眠障碍的患者，便携式睡眠监测设备的应用较少[2]。由此，通过比较明确两类设备的优劣性能够对临床医生和仪器厂商在推广便携式睡眠监测设备的使用和消费化上提供有利帮助。

多导睡眠监测仪：

睡眠研究领域中，传统的PSG的应用相当广泛。在PubMed数据库中检索显示在2016年-2021年的5年中各类综述141篇；睡眠障碍相关的文献1291篇；阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的相关文献789篇（其中临床试验文献46篇）；发作性睡病的相关文献55篇（其中临床试验文献3篇）；不宁腿综合征的相关文献57篇（其中临床试验文献2篇）。上述数据体现出传统的PSG能够应用于各种类型的睡眠障碍疾病。这很大程度上归功于其完善的监测组件和全球统一的评分标准。

传统的PSG[4]能够记录脑电、眼电、肌电活动、心电监测、呼吸功能。PSG是对睡眠过程中的生理活动全面的、持续的监测和同步记录，它可以准确的对正常睡眠进行分期及评估阻塞性睡眠呼吸暂停综合征（obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome，OSAHS）[9]、发作性睡病、睡眠相关癫痫、不宁腿综合征、周期性肢体运动睡眠障碍、抑郁失眠[10]等睡眠障碍[8]。

在20世纪初期PSG得到迅速发展[4]，在经历了数代变革之后于50年代初，由Aserinsky和Kleitman、Dement[4]等人研究确立了脑电图（Electroencephalogram，EEG）、眼电图（Electro-oculogram，EOG）和肌电图（Electromyogram，EMG）的联合使用来确定清醒和睡眠中的各种行为状态，包括快速眼动（Rapid Eye Movement，REM）睡眠。同时在生理记录当中结合呼吸和大脑监测来识别睡眠中的病理情况。1957年，Dement和Kleitman[4][7]根据REM期和非快速眼动（Non-Rapid Eye Movement，NREM）期在夜间的连续周期交替的理解，提出了相关睡眠分期。然而，当时所建立的睡眠描记术和睡眠阶段的评分标准各个实验室都不统一，使用的术语也不近相同。直至21世纪初，美国睡眠研究委员会拟对睡眠数据的采集和评分进行标准化[13]。委员会建议至少使用1个脑电图、2个眼电图和1个肌电图作为其数据来源，并要求将睡眠按照20秒至30秒的任意时段进行评分，为每个时段分配一个阶段，即将睡眠分成了5个阶段：包括睡眠阶段1-4

的NREM期和REM期。直到2007年，美国睡眠医学会（the American Academy of Sleep Medicine，AASM）开发了一分新的睡眠评分手册[13]，该手册不仅包括睡眠分期，还包括其他参数的评分规则（唤醒、呼吸、心脏、运动事件），基本涵盖了睡眠期间的所有事件，要求经过美国睡眠医学学会（the American Academy of Sleep Medicine，AASM）的认证的睡眠中心必须遵守此项规则。至此，睡眠医学研究便有了统一的标准。2012年，该标准又更新了有关于呼吸事件的评分问题。上述标准使得多导睡眠监测能够系统的分析睡眠状态的相关数据。

传统的多导睡眠监测仪（PSG）能够在数小时或整夜的时间段内同时、连续的记录神经生理学、心肺及其他参数，PSG提供了许多不同器官系统中与睡眠阶段和清醒状态有关的生理变化的信息。它可以定性和定量地记录睡眠和觉醒的异常，睡眠-觉醒转换，以及受睡眠影响的其他器官系统的生理功能。这与它完整的睡眠监测也是密不可分的。在PSG的组成部件[4]中，脑电图（EEG）是根据国际脑电图和临床神经生理学协会的规定，采用10-20电极放置系统，记录睡眠期间的脑电活动；眼电图（EOG）是在清醒和睡眠状态下，记录由于眼球运动而产生的视网膜新皮层电位的变化，它对于评估睡眠阶段至关重要，如快速眼动（REM）期的识别和评价；肌电图（EMG）主要是记录颏下肌和腿部（胫骨前肌）的肌电图，在REM期可以探测到如不宁腿、周期性肢体运动甚至是腿部抽筋的表现；呼吸监测主要从量和速读两方面入手，常应用容积描记术和气流测速仪，可以探测到气流阻塞和呼吸暂停，呼吸肌的运动可用腹部和胸腔传感器获取；心电图（Electrocardiogram，ECG）记录主要为Ⅱ导联心电图，可以记录睡眠期间的平均心率、最快/最慢心率、各种心律失常等；麦克风可以记录睡眠期间的鼾声，后以波形信号输出，评估睡眠期间打鼾的严重程度；指脉氧传感器监测睡眠期间的血氧饱和度，结合呼吸监测可以评估如睡眠呼吸暂停低通气综合征（obstructive sleep apnea-hypopnea syndrome，OSAHS）[11]等疾病。其他监测部件如体位传感器所收集的数据也是重要的监测信息，因为打鼾和呼吸道阻塞受重力影响显著。此外，现代计算机技术的发展为PSG信号的处理提供了强大的支撑可以实现数据采集的自定义化，调节仪器的灵敏度和特异度，添加或者删除数字滤波器，最大限度的消除数据的伪影。拥有标准的公认的评分规则和完整的全面的监测元件，使得PSG即使在患者病史不全的情况下也可以作为睡眠障碍的诊断工具。

然而，研究人员在睡眠医学的不断发展和实践中也发现了PSG的缺陷[11]。传统PSG需要在指定的睡眠中心完成，成本高，仪器复杂，一般只进行一整夜的监测，但是通常许多正常睡眠或者睡眠障碍存在夜间变异，单一的夜间监测虽然可以对睡眠障碍进行诊断，但是要想分析其规律及变异，需要连续的进行整夜监测PSG难以实现。此外，还应注意“第一夜”效应[13]，即在睡眠实验室陌生的环境与安装电极后的束缚而干扰了第1夜的睡眠的现象。这些都已成为传统的PSG在睡眠监测的局限性。

便携式睡眠监测设备：

便携式睡眠监测设备作为新兴的睡眠监测方法，越来越多的研究已经开展。在PubMed数据库中检索显示在2016年-2021年的5年中检索显示文献发表数量呈递增趋势；各类综述23篇；临床试验文献19篇；睡眠障碍相关的文献209篇；阻塞性睡眠呼吸暂停综合征的相关文献126篇；发作性睡病的相关文献3篇；不宁腿综合征的相关文献2篇。对比传统的PSG我们可以发现便携式睡眠监测设备应用于睡眠障碍的研究较少并且多数研究都是在21世纪以后才发表，这可能将成为未来的发展方向。

便携式睡眠监测设备相较于传统的PSG[14]，它的实用性更高、成本更低、设备结构较为简单能够让穿戴者在熟悉的家庭环境中进行睡眠监测从而实现多夜晚的连续睡眠监测。但在早期因缺乏统一的标准其可靠性无法得到评估，制约了这类睡眠监测设备的普及。20世纪末，美国睡眠医学学会（the American Academy of Sleep Medicine，AASM）发布了便携式睡眠研究相关的临床指南，同时将各类监测设备各自所拥有的技术设定为不同的参数，对睡眠监测设备进行了分类[15]。便携式设备的开发者和厂商们也基于此基础完善各自设备的功能同时提高设备的准确性和可靠性。

本文在临床睡眠医学杂志（the Journal of Clinical Sleep Medicine，JCSM）上搜索了几种便携式睡眠监测设备的研究，旨在了解其便携

式睡眠监测设备的发展并对其特点进行总结，搜索关键词为“portable sleep monitoring device”。下面将对部分设备进行简单介绍。

示例1：EarlySense[16]：非接触式睡眠监测仪（EarlySense，Ltd.，Israel）。该研究为了验证该设备在长期睡眠监测中的舒适性和较传统PSG相比在不同的睡眠条件下监测的准确性。该设备包括了床垫下的压电传感器和无线智能手机应用程序。将设备应用于在睡眠中心环境中的健康受试者和家庭环境中的健康受试者，同时用传统的PSG进行睡眠监测，用相同的睡眠专家进行评分。对于不同的睡眠时期，将非接触式传感器自动获取的分数和PSG的分数进行比较并进行一致性分析，测试该设备对于不同睡眠阶段的检出率和准确率。结果表明与金标准PSG相比该设备在检测睡眠和觉醒状态方面是高度准确的，并且可以在长期监测中显示心率和呼吸的变异，它不会受到受试者睡眠环境改变的影响，例如周围环境、床垫的种类和是否有人陪伴等。这些特点可以促进该设备的普及，目前该设备已在美国应用于临床。该设备的局限性是它的无线传感器安放在床垫下，只有当受试者躺在床上时才能收集数据，对于正常活动状态下的受试者无法进行监测。此外该设备应用于睡眠障碍的可靠性还需进一步研究。

示例2：ResMed[17]：非接触式生物运动传感设备（S+，ResMed）。该设备可以通过射频生物传感器跟踪包括呼吸在内的身体运动，并使用专有算法估计睡眠、唤醒和执行代理睡眠分期。输出被发送到手机应用程序，并上传到网络服务器。该研究为评估该设备对睡眠的分期和检测的有效性。将该设备和PSG同时应用于健康受试者，将收集的数据进行比较。结果显示当给睡眠进行分期的时候其准确性并不是很高，可能与无法直接获得EEG数据有关，但是该设备可以较好的监测运动，与一般的体动记录仪相比甚至存在优势。同样的，该设备缺乏在睡眠“不良好”条件下的监测数据，无法评价其对于睡眠障碍的监测。

示例3：Prodigy[18]：新型睡眠监护仪（YRT Ltd；distributed in Canada by Cerebra Health，Winnipeg）。该设备是由一个前额的头戴式单元和一个桌面显示单元组成，头戴式单元中有4个快速电极可以固

定在前额可记录EEG，其他电极眼球运动和肌肉活动，收集的信号传入桌面单元，由其自动评分系统Michele Sleep Score（MSS）进行评分。该研究主要比较该设备的自动评分结果与同时在各种睡眠障碍患者应用的PSG自动和手动评分结果的一致性。结果显示该设备的自动评分结果在经过MSS编辑助手的简单编辑后表现出与PSG手动评分的良好一致性。该研究存在的挑战是如何将设备进一步简化实现用有限的电极获得技术上足够多的信号。

部分便携式睡眠监测设备虽无法直接收集EEG的信息，但是对心脏的活动监测[19]仍然可以对睡眠进行大致的分期。现有研究已证实了心脏活动和睡眠周期的相关性。睡眠周期大致可以分为两大阶段：NREM期和REM期。研究发现某些皮层即皮层下区域如杏仁核、扣带回和岛叶皮质等与睡眠期间的情感、做梦、心脏活动的调节信息整合相关。通常情况下心脏活动由人体自主神经系统调节，由感受器传入信号通过下丘脑进行调控，交感和迷走神经负责调节，形成一个完整的反射弧调节，如压力性反射调节和化学性反射调节。交感神经能够使心脏活动增强而迷走神经能使其减弱，在不同的睡眠分期中两者的平衡会交替变化，同时又有高级神经中枢参与信息的整合和调控，形成其独特的变化规律。在NERM期大脑的活跃程度下降，心脏活动主要受到自主神经系统的调节，此时在迷走神经的作用下心率会显著降低，与清醒时相比大脑皮层和皮层下活动减少不参与心脏活动的信息整合及调控；进入REM期后，交感神经和迷走神经的平衡从迷走神经占优势向交感神经活跃进行转变，此期大脑活动增加，能够出现在感觉、情绪和认知相关方面的快速变化并进入梦境，这些信息将会被如杏仁核、扣带回和岛叶皮质等区域整合，此时的心脏活动将受到这些区域的中央调控，上述变化均已在PET成像中得到了验证。因此，睡眠中的自主心脏活动调节可以告知我们受试者的睡眠状态从而了解所处的睡眠阶段。

因此，便携式睡眠监测系统[19]可通过监测运动、体位和心率的变化来记录患者的睡眠状态。如果设置头部电极获取EEG和眼球运动的信息便可更加准确的对睡眠进行分期。然而，目前查阅的文献表明大多数的设备对睡眠的分期与传统的PSG相比仍未表现出很高的准确性，因为它们没有设置头部的电极认为此装置会影响使用者的主观感受。因此，为了达到与传统的PSG相比更加的便捷和普及，那么通过更加简化便捷的设备获得更全面完整的信息就成为了开发者和厂商的挑战。此外，厂商和开发者在研发设备的同时都会给设备植入自己的算法，目前各类算法都还没有统一的标准，目前的研究更侧重于将各种算法的评分和传统的PSG评分之间进行一致性比较。

理想的便携式睡眠监测设备[21]应当在保留传统PSG全面的监测记录的同时又能够达到更加方便、实用的特性，减少其仪器本身对受试者的主观影响。例如通过更高级的技术将监测脑电图和眼电图的传感器整合在体积更小的元件当中；将原来通过有线传输的设备升级成无线传输或者已经用无线传输数据的设备增加无线传输的稳定性减小误差；在当前的便携式设备基础上加入远程监控功能，远程协助受试者进行仪器的穿戴和睡眠的记录同时又能够监测诸如在记录过程中的传感器掉落的问题，从而减小误差；结合人体工程学设计让仪器穿戴起来更加舒适便捷。

结论：

综上所述，传统的PSG因其完整的采集装置和国际认可的统一评分标准成为诊断睡眠障碍的金标准。在不断的研究和实践中我们也发现了PSG自身的局限性，便携式睡眠监测设备在一些方面弥补了PSG的不足，但是如果要实现便携式睡眠监测设备的临床化和普及化仍需提高其对于睡眠监测的准确性，此外，将此类设备用于诊断睡眠障碍仍缺乏足够的数据和经验，很多研究所选用的受试者都排除了患有各类睡眠障碍的患者，其实用性和准确性有待进一步研究这需要开发者和临床医生的共同协作。在强调精准睡眠医疗的今天，便携式睡眠监测设备的发展将会为睡眠医学的未来提供新的方向。

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