波（非 CAP）、唤醒阈升高并且周期性行为（如连续流量异常）
28 ± 4 kg/m2。研究类型分布如下：诊断性研究 22 项，
最少。
其中 11 项无夜间缺氧（定义为氧饱和度保持在 90%
以上），滴定或诊断+滴定组合研究 13 项。另一独立
方法
的 35 例成人（男性 28 例）多导睡眠图用作测试集，
训练数据集和测试数据集
平均睡眠时间的 80%）1。不过，第 3 阶段和第 4 阶段会随 力学检测的方法会因心率变异性减小而在应用方面受到限制。
着年龄的增长而缩短，成人 NREM 睡眠主要是第 2 阶段，
因此，减小常规系统的数值以便精确测定睡眠质量。2 特别
还可以从体表 ECG 提取的与 R-R 变异性无关的补充信
是在可以通过心电图（ECG）信号之类的简单便宜的方式测 息，该补充信息是一种替代呼吸信号，称之为心电图推导的
质量替代指标具有潜在的重大临床意义。常规睡眠分期分为 变。3，4 睡眠呼吸障碍（SDB）与可预测特征相关，如呼吸
清醒期、快速眼动（REM）睡眠期、深度逐渐加深（第 1-4 周期性循环和心率。5-9 已经提出了大量从体表 ECG 检出
阶段）的非快速眼动（NREM）睡眠期（该睡眠期约占夜晚 SDB 的方法。10-17 不过，这些主要基于心搏（R-R）间期动
直线之间的时间间隔= 5 s。
单导联 ECG 信号
心搏标记
QRS 振幅变 化测量
标准窦性（N-N）间期选择
N-N 间期 测量
ECG 推导的呼吸（EDR） 时序 线性再采样
N-N 间期时序
计算 2 个时序的互谱功率与相干度之 积（CPC 法）
自动睡眠心理学检测：CAP/ 非 CAP；利 用不同频带内的 CPC 比识别睡眠/清醒期
图 3：心肺耦合测量推导步骤。技术细节见附录。ECG 指 心电图；CAP 指循环交替模式。
图 4：1 例 22 岁健康妇女的心肺耦合分析。顶部的 4 条 曲线由上到下依次显示了：30 秒间期常规睡眠分期，源 于 C4-A1 脑电图（EEG）片段（µV2/Hz）的逐秒 ΔP， 基于 EEG 的手动循环交替模式（CAP）分期，以及用来
睡眠期间苏醒时间短（<15%总睡眠时间）、Δ 波/慢波睡
手动分期首先利用标准方法识别 NREM 第 1-4 阶段、
眠时间短（< 15% NREM 睡眠时间）。最常见的研究排 REM 睡眠、清醒状态 1 。呼吸事件分期规则如下：
除原因是使用了神经刺激药物（44%）以及记录中的清
醒时间增长（36%）。
图 1：多导睡眠图显示不稳定睡眠具有反复阻塞性呼吸异 常（短箭头）和相位脑电图（EEG）复合波（长箭头）。常 规 EEG 睡眠分期分为 2 期，但 EEG 形态为循环交替模式。 顶部的 3 条曲线为标准中央至头部顶叶和枕叶 EEG 片段。 EOG 指眼动图；EMG 指颏下肌电图；Therm 指热敏电阻； Nasal P 指利用鼻导管压力传感器系统测得的经鼻气流。 Thoracic 和 Abdom（腹部）记录指利用压带测得的呼吸努 力。2 垂直线之间的时间间隔= 5 s。
量化。在初步观察中我们已经发现，我们能够通过把 R-R
和 EDR 信息相结合来克服局限并把这些以前的方法扩展到
2004 年 11 月递交， 2005 年 5 月录用出版
基于 ECG 的睡眠期间分析中。从连续单导联 ECG 中提取
通信地址：Robert Joseph Thomas, MD, MMSc, CC-866, 与同步心率和呼吸动力学相关信息，并用来生成新的心肺耦
CAP 分期 这种分类分期法独立于多导睡眠图，它仅基于 EEG ，
在 CAP 分类中，不稳定睡眠的特征是存在周期性相位脑电图
在气压滴定过程中，利用直插式呼吸速度描记器监测
（EEG）复合波（CAP）、唤醒阈低并且 SDB 之类的周期性
气流。训练数据集由 35 例成人的多导睡眠图组成
行为占主导。稳定睡眠的特征是不存在周期性相位 EEG 复合
（男性 20 例），年龄 46 ± 12 岁，平均身体质量指数
睡眠 Unit, Beth Israel Deaconess Medical Center, 330 合频谱图。
Brookline Avenue, Boston, MA 02215；电话：（617）
667-3237；传真：（617）975-5506；
E-mail：rthomas1@
环交替模式分类之间的相关性。还评价了 15 例健康受试者 互作用。2 个不同域（双峰）证明采用可视化循环交替模式
的耦合模式。
和非循环交替模式分期时的关联比采用标准睡眠分期时的关
研究环境：美国睡眠医学学会认可的睡眠障碍中心
联更紧密。这种技术可以提供一种描述非快速眼动睡眠期常
介入：无
规特性的补充方法。
测量与结果：从连续单导联心电图提取正常-正常窦性心律 关键词：循环交替模式，傅里叶分析，心率变异性，非快速
减饱和。这种分期捕获了临床实践中的所有可见呼吸异常。
AHI-4%是统一的医疗临床标准，而 AHI-0%利用的是美国睡
眠医学协会的研究建议。27,28
利用多导睡眠监测软件
（Sandman, Mallinckrodt, St. Louis, MO）内的相关模块将 δ
频率（≤ 4 Hz）的原始 ECG 信号（采样频率为 64、85.3 或
间期序列及相应心电图推导的呼吸信号。采用基于傅里叶变 眼动睡眠，睡眠呼吸障碍
换的技术，通过这 2 种同步信号的相干度与互谱功率之积生 引文：Thomas RJ; Mietus JE; Peng CK et al. An
成睡眠期间心肺耦合动力学频谱。该技术显示，成人非快速 electrocardiogram-based 技术 to assess 心肺耦合 during 睡眠.
平均年龄 49 ± 18 岁，平均身体质量指数 31 ± 5
利用从 SDB 患者获得的数据训练本技术，因为这者的稳定和不稳定 NREM 睡眠期（通常与 CAP 和非 CAP
12 项无缺氧（定义如上），正压滴定睡眠研究 10 项。
EEG 相关）特别明显（图 1、2）。然后，我们利用从 SDB 患
术的详细描述及算法源代码，在
SomRx 的付费顾问，并且获得了 SomRx 的支持。
http：///physiotools/edr/上提供。
Mietus 博士编写了描述心肺耦合技术的代码。Peng 博
不过，带有典型噪音的长临床记录内的 EDR 信号很难
士与 Goldberger 博士之间没有经济利益冲突。
研究目的：利用单导联心电图信号评价睡眠期间心肺耦合的 kappa 统计表明，标准睡眠分期差（训练集 62.7%，测试集
新自动测定法。
43.9%）但循环交替模式分期较好（训练集 74%，测试集
设计：利用训练数据集和测试数据集（各包括 35 个睡眠图）， 77.3%）。
评价基于心电图的心肺交互作用测定法与标准睡眠分期和循 结论：利用源于单导联心电图的睡眠频谱图动态追踪心肺交
检测睡眠状态的低频（0.01-0.1 Hz）/高频（0.1-0.4 Hz） 相干互谱功率比。底部图片显示了 7 小时睡眠期内的心 肺耦合频谱图，在该频谱图中每个频率的相干互谱功率 振幅用峰高来表示。睡眠频谱图揭示了高频和低频耦合 状态的同步转变，在频谱图中用 2 个不同的频谱峰带表 示耦合状态。在整个晚上，不断出现与非 CAP 睡眠相关 的 ΔP 和高频耦合周期增大。W 指清醒；R 指快速眼动睡 眠；C 指 CAP；NC 指非 CAP。在整个研究过程始终采 用仰卧体位。
图 2：在不同时间从图 1 同一受试者获得的多导睡眠图 显示了稳定的睡眠行为。常规 EEG 睡眠分期分为 2 期， 但 EEG 形态为非循环交替模式（CAP）。请注意，呼吸 流量信号显示“平台型”流量限制（箭头）且无任何明显 唤醒或离散呼吸事件。顶部的 3 条曲线为标准中央至头 部顶叶和枕叶 EEG 片段。 EOG 指眼动图；EMG 指颏 下肌电图；Therm 指热敏电阻；Nasal P 指利用鼻导管压 力传感器系统测得的经鼻气流。Thoracic 和 Abdom（腹部）记录指利用压带测得的呼吸努力。2 垂
者获得的测试数据集评价心肺耦合测定法的准确度。此外， 2. 标准测试集由为独立方案招募的 15 例受试者组成
我们还利用标准 ECG 数据库评价健康成人的心肺耦合状态。
（男性 9 例，女性 6 例，年龄 20-41 岁）。所有受试
使用了下列 2 种数字数据库：
者均无疾病、未使用药物、睡眠-苏醒时间规律且不
定睡眠质量时，加强睡眠质量定量评定具有重大临床实用性。 呼吸曲线（EDR）。18-19EDR 技术基于 ECG 电极在胸表相对
于心脏的移动位置以及肺部充满与排空时的经胸电阻抗变化
量观测。因此，导联轴在呼吸周期的不同点会发生改变，并
披露声明
且，足够精确的心电轴中度测量显示与呼吸相关变量。该技
本研究并非业界支持研究。Thomas 博士是
仪器与方法
一种基于心电图的睡眠期间心肺耦合评价技术
Robert Joseph Thomas，MD，MMSc1；Joseph E. Mietus，BS2；Chung-Kang Peng，PhD2；Ary L. Goldberger，MD2 马萨诸塞州波士顿市 Beth Israel Deaconess 医疗中心 1 肺、重症监护与睡眠医学科，2 医学部心血管科
眼动睡眠高频与低频心肺耦合域之间存在自发性突变，这些 睡眠 2005;28(9): 1151-1161.
耦合域具有健康和患病群体的典型心电图、呼吸、心率变异
性特征。
介绍
睡眠深度和类型改变，睡眠深度和类型改变，自主神经系统
由于多导睡眠图昂贵、复杂，因此，发展易测定的睡眠 动力学（心率变异性、呼吸和相关变量）的特征行为随之改