智能手环的应用评价

李红岩 段莹 卢烨 常远 佟雅婧 孙瑶 孙书臣

·实验研究·

智能手环的应用评价

李红岩 段莹 卢烨 常远 佟雅婧 孙瑶 孙书臣

智能手环作为一种简单方便的可穿戴设备，对于大样本人群睡眠状况的研究可能做出贡献。笔者在临床睡眠监测工作中对一款智能手环和多导睡眠监测 （PSG）进行了简单的对比观察。智能手环与PSG在入睡时间及清晨觉醒时间上有较好的一致性，可以监测到睡眠期间的大部分运动。类似于体动记录仪，智能手环可以用于失眠、睡眠呼吸障碍、周期性肢动障碍 （PLMD）、昼夜节律失调性睡眠障碍等睡眠障碍的评估，但是也存在着需要解决的问题，需要研究者对硬件标准及使用中的细节进一步探讨。

多导睡眠监测；智能手环；体动记录仪

随着智能电子设备的发展和完善以及人们对高质量生活的不断追求，智能手环越来越受到人们的关注。智能手环可以记录佩戴者日常生活中的锻炼、睡眠等实时数据，并将这些数据与手机、平板等电子设备同步。智能手环的基本原理类似于体动记录仪。目前体动记录仪在睡眠临床工作的诸多范畴，如失眠、昼夜节律紊乱、睡眠呼吸障碍等形式睡眠障碍的诊断、治疗效果的判断、对特殊人群的睡眠形式的评估等。那么与之相似的智能手环能否也在睡眠临床工作得到相似的应用？笔者在临床睡眠监测工作中对智能手环和多导睡眠监测 （PSG）进行了简单的对比观察。

1 智能手环与PSG比较

1.1 智能手环介绍 本次使用智能手环主要由3D加速传感器、低功耗蓝牙芯片、LED屏腕带、可充电电池构成。可通过蓝牙与智能手机或平板电脑连接同步数据通过网络上传到数据中心进行分析，在不同步数据的情况下可存储7天内的测量数据。可以在睡眠时统计身体活动数据，通过持续测量肢体的运动状态和运动量，间接地反映出睡眠—觉醒的情况。

1.2 多导睡眠监测介绍 多导睡眠监测（PSG）可连续并同步地描记睡眠过程中脑电、心电、呼吸等10余项指标。PSG被认为是测量睡眠的“金标准”，本次使用的为Compumedics公司的PSG设备，以基础睡眠诊断蒙太奇安置电极，气流采用口鼻温度和鼻压力双传感器，血氧饱和度采用Nonin指部探头。整夜监测信号良好。按照美国睡眠医学会（AASM）manual 2012版的规则分析睡眠及相关事件。

1.3 操作方法 在睡眠实验室进行整晚多导睡眠监测并同时佩戴整晚智能手环，佩戴位置为右手腕，对患者进行整晚睡眠监测，准备就寝前长按手环功能键3 s标记为上床时间，晨起时再长按功能键3 s标记为起床时间，监测结束后数据通过蓝牙传入平板电脑并上传至数据中心进行分析，选取两种仪器测量的相应睡眠参数 （入睡时间、觉醒时间、起床时间）进行相关性比较。

1.4 结果比较

1.4.1 患者1 男性，9岁，腺样体肥大，打鼾，手环监测结果整理如表1。

图1 患者1N1期第一帧

PSG入睡时间为：22：17：59（图1），智能手环显示入睡时间为22：20。05：57左右，开始定标，进入到清醒状态。（图2）智能手环显示05：55分开始有中等强度运动。

以下是睡眠过程中大的觉醒。00：42开始有4帧动作，1点开始因为麦克不适而清醒，开始不安动作 （图3）。与手环动作记录相似。

图2 患者1开始定标第一帧

图3 患者1因不适而清醒，持续一段时间

1.4.2 患者2 信息：某，男，31岁，睡眠呼吸暂停综合征。手环监测结果见表2，手环监测显示：上床时间为00：09，起床时间未标记，入睡时间为00：14，觉醒时间为07：12，在睡眠过程中有很多活动。

表2 患者2手环监测结果

通过PSG判断其入睡时间为00：16，觉醒时间为07：08，N1期睡眠比例明显增加，N3期、R期睡眠比例明显减少，觉醒频繁。但也有一些PSG记录的运动状态，没有在手环中反应出来，例如手腕部动作不明显的翻身动作 （图4）。手环配备的睡眠报告中使用安静睡眠时间或优质睡眠时间的用语，不准确也不标准。

还有两例病例，监测结果对比与上述两例相似，在入睡时间及清晨觉醒时间上有较好的一致性，睡眠期间的运动大部分可以表现出来。

图4 患者2的PSG检测图

2 从体动记录仪的应用看智能手环的应用前景

2.1 体动记录仪对于失眠的评估 失眠是睡眠障碍中最常见的一种主要表现为入睡难、易醒、早醒或非恢复性睡眠。体动记录仪与智能手环可以在居家环境下使用，能够很好的保证被检测者的日常生活节律。失眠患者每日的睡眠状况变异度大［1］，单夜的PSG监测不能准确地反映患者的睡眠情况，在临床工作中发现PSG监测的电极和束带常会使被监测者感到一定的不适，对监测环境不适应还会使很多患者出现 “首夜效应”（指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），这些现象对原本睡眠较差的失眠患者的影响尤为明显。所以很多学者试图用体动记录仪来替代PSG在失眠评估中的应用。Natale等［2］对失眠者进行了进行了体动记录仪监测，发现睡眠潜伏期、总睡眠时间和大于5 min的觉醒次数能有效评价失眠严重程度。

但是由于体动记录仪会把长时间静止地卧床时间记录为睡眠时间，而失眠患者经常会为获得更多睡眠而延长卧床时间，对失眠患者的评价也会造成一定的误差［3］。这会对睡眠潜伏期的判断造成影响。

2.2 体动记录仪对于睡眠呼吸障碍的评估 体动记录仪可以用于阻塞性睡眠呼吸暂停低通气综合征（OSHAS）患者总睡眠时间的监测，如果要计算出呼吸暂停—低通气指数 （AHI）还需要特定监测呼吸指标的仪器测量相应的呼吸事件。两者综合可得出AHI，以作为诊断和病情程度判断的依据。HEDNER［4］等对以色列、瑞典和美国的3个睡眠研究中心共228例OSAS患者进行了体动记录仪及PSG监测，监测结果经过分析显示，与PSG结果相比，体动记录仪监测患者的总睡眠时间和睡眠效率等参数有较高的一致性。

2.3 体动记录仪对于其他睡眠相关疾病的评估在多次小睡潜伏期测试 （MSLT）之前可以采用体动记录仪记录患者一段时间的睡眠习惯，从而区分白天过度嗜睡是由于前夜睡眠不足还是疾病（如发作性睡病）导致。特别是一些认知功能损害及读写能力不够的患者，他们可使用体动记录仪来替代记录睡眠日记［5］。对于周期性肢动障碍（PLMD），体动记录仪能多夜监测周期性肢体运动发作频率，这是PSG不能做到的，Morrish［6］等利用体动记录仪在116名志愿者中进行了PLMD流行率调查，认为在社区调查中体动记录仪是一种可靠的调查PLMD的工具。

3 智能手环的应用前景与问题

由智能手环的基本原理和本次简单对照的结果，结合体动记录仪目前的临床应用作为参考，智能手环能在自然状态下连续监测且具有经济、非侵入性等特性，在数据采集频率较高、数据传输准确、数据分析符合专业要求的条件下，可以用于睡眠健康状况的评估，也可用于睡眠疾病治疗效果的跟踪。它相较于睡眠日记更加客观［7］、简易，更易被患者接受和使用。与传统体动记录仪相比，它一般更小巧，具有实时数据传输功能，及时了解佩戴者睡眠变化，以便给予人们健康指导。作为一种将来可能使用人群庞大的可穿戴设备，智能手环对于大样本人群睡眠状况的研究可能提供一些方便性。

但像体动记录仪一样，智能手环的使用也存在着很多需要解决的问题。首先，需要明确的是它适宜用于哪种疾病的评估，例如体动记录仪对于失眠患者睡眠潜伏期参数的可靠性结论是不一致的［8］。SIVERTSEN［9］等在评判老年慢性原发性失眠中使用体动记录仪对34例被监测者中进行对比监测，得出体动记录仪记录的总睡眠时间要比PSG增加20%。其次，智能手环的判定规则也是需要研究的，类似于体动记录仪对于判读没有统一的标准，例如Meltzer［10］就曾经讨论过两种判读方式（15MR和3／5MR）对正常儿童睡眠时间的判断，虽然两种判读方式的判读结果差异较小，但作者自己也阐述可能是因为参与研究的儿童都为健康儿童且睡眠良好，所以可能限制了2组数据的差异。这说明判读方式的统一或者何种睡眠障碍更适于应用哪种判读方式仍是一个需要解决的问题。再次，对于不同的睡眠障碍评估可能需要不同的佩戴方式，正如有的智能手环在白天监测运动时也会针对跑步、游泳、骑自行车将手环放置在身体的不同位置以提高监测准确性，体动记录仪的应用中，Roger［11］等将体动记录仪固定在儿童双脚脚背上对20名贫血儿童同时进了体动记录仪与PSG监测。还有智能手环本身可以用于临床观察的硬件标准也是尚未确定的，Gschliesser等［12］对24名PLMD患者使用两种不同品牌的体动记录仪并进行评估，认为以2 s为采样频率时得出的PLMD最接近PSG结果。

智能手环作为一种接受度较高的可穿戴设备，随着硬件灵敏度的提高和数据处理软件的开发，具有较好的应用前景，但是在使用中还需要研究者对智能手环的使用范围、使用条件、使用方法等问题做更深入的研究和探讨。智能手环要想走向睡眠专业领域还要有研发者和临床睡眠专家的通力合作，设备的规范性和专业性。也还需要大样本量的测试、观察和评价。

［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，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，中国中医科学院广安门医院耳鼻喉科 （李红岩、卢烨、常远、佟雅婧、孙瑶、孙书臣）；100036北京，中国人民解放军空军总医院航空航天睡眠医学中心 （段莹）

孙书臣，E-mail：sunsc0922＠163.com