可穿戴指环追踪器在临床睡眠测量中的表现评估

《Scientific Reports》：Performance of wearable finger ring trackers for diagnostic sleep measurement in the clinical context

本研究针对可穿戴指环追踪器在临床睡眠测量中的准确性问题，开展以多款指环追踪器为对象的对比研究，揭示其与临床金标准多导睡眠监测（PSG）的差异，为临床应用提供参考，具有重要的临床和科研意义。

　　随着可穿戴技术的发展，指环式睡眠追踪器因其便捷性和低成本受到广泛关注。然而，其在临床睡眠测量中的准确性仍存在争议。本研究由柏林夏里特大学医学中心（Charité University Medicine Berlin）的研究人员开展，旨在评估多款商业指环追踪器（Oura、SleepOn、Circul）在临床睡眠实验室环境中与多导睡眠监测（PSG）的对比表现，重点关注其在睡眠质量指标和睡眠阶段分类上的准确性。研究结果表明，尽管在群体水平上部分指标与PSG较为接近，但在个体水平上存在显著差异，且睡眠阶段分类准确性有限，限制了其在临床诊断中的直接应用。该研究为可穿戴指环追踪器的临床应用提供了重要参考，论文发表在《Scientific Reports》。

研究背景

近年来，可穿戴健康监测设备在全球范围内迅速普及，其中指环式睡眠追踪器作为一种新兴的消费级产品，因其佩戴方便、成本低廉而备受关注。这类设备能够提供多种睡眠相关指标，如总睡眠时间（TST）、睡眠效率（SE）、睡眠潜伏期（SOL）和觉醒后睡眠时间（WASO）等，为个人健康监测提供了便利。然而，其测量准确性一直是研究和临床应用中的关键问题。目前，临床睡眠测量的金标准是多导睡眠监测（PSG），它通过同时记录多种生物信号来全面评估睡眠质量。然而，PSG需要在睡眠实验室中进行，资源有限且等待时间长。因此，如果可穿戴指环追踪器能够提供准确的睡眠测量数据，将极大地降低睡眠研究和监测的门槛，为临床和科研提供更便捷的工具。然而，目前大多数关于指环追踪器的研究集中在健康个体上，而对于具有睡眠相关疾病或其他医疗条件的患者群体的研究相对较少。因此，本研究旨在填补这一知识空白，通过在具有多样化睡眠相关疾病和非睡眠相关疾病的患者群体中，对比评估指环追踪器与PSG的测量性能。

研究方法

研究人员选择了三款商业化的指环追踪器（Oura、SleepOn、Circul），在柏林夏里特大学医学中心的睡眠实验室中，对45名具有不同睡眠相关疾病（如睡眠呼吸暂停综合征、失眠、嗜睡症等）和非睡眠相关疾病的患者进行了研究。所有参与者均同时佩戴三种指环追踪器，并进行了一夜的PSG监测。研究中计算了包括TST、SE、SOL、WASO、浅睡、深睡和快速眼动（REM）睡眠持续时间在内的多种睡眠指标，并进行了个体水平和群体水平的差异分析，以及基于30秒时间间隔的睡眠阶段分类的逐个分析。

研究结果

• 设备数据获取：在45个测量夜晚中，Oura、SleepOn和Circul指环分别成功获取了31、35和31个夜晚的数据，数据丢失主要由于设备记录错误、PSG记录错误、协议错误以及指环佩戴问题（如脱落或因佩戴不合适提前摘除）。
• 差异分析：在群体水平上，部分睡眠指标与PSG较为接近。例如，Oura指环的平均总睡眠时间（TST）与PSG的差异仅为11.74分钟，但在个体水平上，差异范围可达-54至97.5分钟。SleepOn指环的TST平均高估50.46分钟，而Circul指环平均低估31.45分钟。对于睡眠效率（SE），Oura指环平均高估3.02%，SleepOn指环高估11.24%，Circul指环低估6.85%。这些指标均显示出比例偏差，即偏差随测量值的大小而变化。
• 睡眠阶段分类：在二元睡眠/觉醒区分方面，Oura和SleepOn指环的准确率与之前健康个体的研究结果相似（约85%），但Circul指环的准确率较低（约65%）。在睡眠阶段分类（觉醒、浅睡、深睡、REM睡眠）方面，Oura和SleepOn指环的整体准确率分别为53.18%和50.48%，而Circul指环的准确率仅为35.06%。其中，Circul指环在REM睡眠分类的敏感性最低（0.14），而SleepOn指环在浅睡分类的敏感性最高（0.58）。
• 问卷调查：42至43名参与者对指环的舒适性和易用性进行了评价，总体反馈积极。大多数参与者表示指环佩戴舒适、方便，且易于使用。然而，SleepOn指环由于其独特的椭圆形设计，在佩戴舒适度和方便性方面得分较低。

结论与讨论

尽管在群体水平上，部分指环追踪器的睡眠指标与PSG较为接近，但个体水平上的差异较大，且存在比例偏差，这使得其在临床诊断中的直接应用受到限制。特别是在睡眠阶段分类方面，准确率较低，无法满足临床对个体夜间睡眠质量评估的需求。此外，研究还发现，指环追踪器在检测觉醒状态时的敏感性较低，这对于临床睡眠医学中正确评估睡眠质量的关键指标（如TST、SE、SOL、WASO）至关重要。尽管如此，指环追踪器在群体水平上的睡眠统计方面仍具有一定价值，但其原始输出数据不足以用于个体化的诊断或科学研究。研究结果强调了在将消费级可穿戴设备应用于临床和科研之前，需要进行严格的科学评估，以确保其测量准确性。未来的研究需要进一步探索指环追踪器在特定睡眠疾病中的表现，并开发更准确的睡眠阶段分类算法。