基于藏象学说的疲劳客观指标与量表的模型建立及分析

符美虹，王军良，徐莞菁，刘广涛，刘堂义，李少雄*

（1.上海中医药大学针灸推拿学院，上海 201203；2.上海荣泰健康科技有限公司，上海 201713）

疲劳是主观上感觉躯体倦怠、力量不足或精神疲惫、注意力不集中，行为上表现为体力或脑力活动的下降，可分为精神疲劳和躯体疲劳［1］，近年来，因精神疲劳导致的各类事故时有发生，如疲劳驾驶导致事故发生率增加、飞行人员疲劳飞行引发飞行安全隐患、因过度疲劳导致心脏骤停事件等［2-4］，严重影响人们的日常生活、工作及身心健康。当前，国内外学者对疲劳进行了深入研究，并提出了许多测量疲劳的方法和指标［5-6］，最常用的是主观评定量表的形式，但存在一些局限性，其种类多样评分标准不统一，量表题量多，耗时长，易受个体因素的影响［7-8］。而客观生理指标测量疲劳可以有效排除人的主观感受对疲劳检测的影响，但一般采用单个指标，会出现不同指标之间结果不一致、同一检测方法误差较大等问题。到目前为止，中医学对疲劳的诊断主要以患者的主观症状为主，缺乏对疲劳的诊断客观化方面的研究及检测仪器。

本研究基于自主研发的“人体疲劳检测与评估系统”，将中医藏象学说中“心主神志”“心之所藏，在内者为血，在外者为汗”等理论，结合现代医学对疲劳的有效检测指标，选取皮电、心率变异率（HRV）及血氧饱和度作为检测指标，避开繁琐的数学求解步骤，探究一个适用于评估疲劳的多元线性回归模型，并对模型进行分析及检验。以期建立“藏象-生理指标-疲劳”中西医结合的疲劳检测新模式，为疲劳的检测、诊断及评估提供更加便捷、可靠的方法。

1 临床资料

1.1 一般资料

选取上海中医药大学及上海荣泰健康科技有限公司2021年1月—2021年5月的185 名志愿者。本试验已通过中国临床试验注册中心审核（临床注册号：ChiCTR2100042475）。并已通过上海中医药大学附属曙光医院伦理委员会批准（批件号：2020-886-95-01）。志愿者基本情况见表1。

表1 志愿者基本情况

1.2 诊断标准

参照2019年中华中医药学会《疲劳的评定标准》中对疲劳的诊断标准，出现精神疲惫、注意力不集中的感觉，可伴有做事兴趣、警觉性及记忆力等脑力活动的下降。以疲劳自评量表（FSAS）作为判定疲劳类型、程度及特征的工具。依据精神疲劳因子的标准分进行划分，具体等级及相应分值范围如下：低于6 分为不明显；6～40分为轻；41～80分为中；81～100分为重。

1.3 纳入标准

①符合诊断标准者；②年龄18～45 岁，性别不限；③近1 个月内未采用针对疲劳的干预措施（包括服用相关抗疲劳保健品）；④在实验前24 h 内未吸烟、饮用酒、咖啡等任何可能对心脏活动有影响或使机体产生兴奋的刺激性食物与药物；⑤无精神障碍及精神疾病史者；⑥同意参加本研究并签署知情同意书。

1.4 排除标准

①不符合纳入标准者；②合并有严重心脑血管、肝、肾和造血系统等原发性疾病者；③有骨折、脱位、脊椎椎管内占位性病变、风湿病、手术病史者；④颈背部有外伤、外观异常者，如有疤痕、大面积色素沉着、溃疡、丘疹等；⑤妊娠或哺乳期妇女；⑥有严重视力、听力、认知功能障碍，感觉性失语等影响功能评定者；⑦已接受其他有关治疗，可能影响本研究的效应指标观察者。

1.5 剔除、中止和脱落标准

①误纳；②受试者依从性差，未按规定进行治疗；③因各种原因中途主动退出者；④治疗期间出现严重不良事件的受试者或在研究过程中出现其他严重的并发疾病或病情恶化者，不适宜继续参加本研究；⑤病历资料不全，影响疗效评价。

2 试验仪器

人体疲劳检测与评估系统：上海中医药大学中医工程学教研室与上海荣泰健康科技有限公司共同研发，RT8900按摩椅所附带健康管理模块。

3 方法

收集精神疲劳志愿者的疲劳自评量表（FSAS）评分、自主研发人体疲劳检测与评估系统检测：皮电（SCLmax、SCLmin、SCL 差值、SCLmean）、心率（HRmax、HRmin、HRmean）、心率变异性（HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、HRVstd）、血氧饱和度（SPO2min、SPO2mean），运用多元线性回归分析方法探究各个观指标与疲劳自评量表（FSAS）评分的关系。多元线性回归模型的一般公式为：

Y1=β0+β1X1+β2X2+β3X3+β4X4+…+βmXm

式中β0为常数项，β1，β2，β3，…，βm为回归系数，即代入下表中相应的未标准化B值。

4 统计学处理

采用SPSS24.0 统计软件进行数据处理，数据均以±s表示，自变量的选择采用直线回归分析，筛选出具有统计学意义的指标引入方程中作为自变量X，将疲劳自评量表（FSAS）总分作为因变量Y，进行多元线性回归分析，采用方差分析和决定系数来评价模型检测效能，以P＜0.05表示差异有统计学意义。

5 结果

5.1 模型自变量的选择及结果

将SCLmax、SCLmin、SCL 差值、SCLmean、HRmax、HRmin、HRmean、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、HRVstd、SPO2min 及SPO2mean 分别于疲劳自评量表（FSAS）精神疲劳程度评分（35.46±1.05）进行直线回归，分析结果显示SCLmax、SCLmin、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf 及SPO2mean 与FSAS 精神疲劳程度评分存在线性相关关系，与SCL 差值、SCLmean、HRmax、HRmin、HRmean、HRVstd 及SPO2min 与FSAS 精神疲劳程度评分不存在线性相关（P＞0.05）。结果见表2。

表2 各自变量与FSAS直线相关分析结果表（n=185）

以疲劳自评量表（FSAS）的精神疲劳得分为因变量Y，将直线分析中与有统计学意义（P＜0.05）的指标SCLmax、SCLmin、HRVhf、HRVlf、HRVlf/hf、SPO2mean 作为自变量X引入方程，进行多元线性回归分析。结果见表3和表4。

表3 FSAS多元线性回归分析结果表（n=185）

表4 回归方程的假设检验及评价结果表

5.2 回归检验及分析

选用方差分析法检验各自变量与因变量Y之间是否存在线性相关，根据F=4.63，P=0.001，P＜0.05，按α=0.05的检验水准，可认为该线性回归方程有统计学意义，以上自变量至少一项会与因变量Y 疲劳自评量表（FSAS）之间存在线性回归关系。

SCLmax（X1）、SCLmin（X2）、HRVhf（X3）、SPO2mean（X6）均P＜0.05，说明SCLmax（X1）、SCLmin（X2）及SPO2mean（X6）均对因变量Y：精神疲劳评分产生影响。HRVlf/hf（X4）、HRVlf（X5）均P＞0.05，还不能说明这两个自变量会对精神疲劳评分有影响。SCLmax（X1）的回归系数为-1.07、SCLmin（X2）回归系数为-1.31，HRVhf（X3）的回归系数为-0.83，说明SCLmax、HRVhf 均会对FSAS 分数产生显著负向影响关系，即SCLmax、SCLmin 及HRVhf 值越高，则精神疲劳评分越低。SPO2mean 的回归系数为1.83，说明SPO2mean 会对FSAS 分数产生显著正向影响，即SPO2mean值越高，则精神疲劳评分越高。

因此，回归模型表达式可写为

该模型的决定系数R2=0.246，说明疲劳自评量表（FSAS）的精神疲劳评分的24.6% 可由SCLmax、SCLmin、HRVhf及SPO2mean的变化来解释。

6 讨论

精神疲劳主要因机体长期处于高度精神紧张的状态而出现，是一种机体正常的自我保护机制［9］。以主观感觉为主体，从主观上说疲劳感增加，精力不足，动力和警觉性下降。在行为学上精神疲劳被认为是认知任务或反应时间的下降［10］，根据其临床表现可归属于“虚劳”“劳倦”的范畴。精神疲劳可用中医术语中的神疲、困惫、倦怠、精神萎靡等进行描述［11］。中医学认为疲劳的内因以情志、饮食及劳逸失度为主。精神疲劳是劳神过度和情志过极的表现，而人体的神志和情志均与五脏紧密相关［9］，《灵枢•邪客》篇载：“心者，五脏六腑之大主，精神之所舍也”。可认为精神疲劳为心神耗伤所致。汪绮石《理虚元鉴》中提出：“或劳神伤心，而心神耗惫”。心的主要功能为主血脉和藏神，心为主导人体的神志系统，主持人体五脏六腑协调和神志活动，维持人体功能的正常运行，使机体能对外界事物做出正确判断和反应［12］，而人体赖以生存之气血，主要靠心主血脉的功能，使心的正常搏动，气血通达全身，营养和滋润机体各脏腑、组织及器官［13］。此外，中医学理论认为“诸血者，皆属于心”“汗为心之液”，而血与汗两者均来源于水谷精微，精血同源两者相互影响和补充，明代虞抟的《医学正传》中认为病理性出汗的原因是：“汗为心之液，心无所养，不能摄血，故溢而为汗。故精神疲劳时，心神耗伤，会导致心阳、心气受损可导致心主血脉的功能异常，心的搏动乏力、迟缓，节律不齐［14］，血脉濡养全身的功能受到影响，致使组织血氧不足［15］，《温病条辨》曰：“汗之为物，以阳气为用，以阴津为材料”。心气、心阴不能固摄机体水液，津液溢出皮肤而出现虚汗或大汗的症状［16］。

精神疲劳的复杂性、多维性及以主观感觉为主的特点，须通过疲劳状态下外在的、心理的和生理的表现来对其进行测量。明确疲劳的定量测量指标一直是疲劳研究进程的一大难题。因此以“人体疲劳检测与评估系统”为基础，建立一种中西医结合的疲劳检测方法和模型，为疲劳的早期发现、诊断和缓解提供可靠、有效的检测方法，对改善人们的身心状态、提高人们的工作效率、预防和减少不安全行为的发生有着极其重要的医学和经济意义。

经研究表明，疲劳与人体自主神经系统的活动有关、疲劳时交感神经处于兴奋状态［17-19］。当机体处于精神疲劳状态时，可以发现交感神经活动的增强和副交感神经活动减少，这一发现为探究疲劳的发生机制和测量方法提供了新的视角［20-21］。客观生理指标如皮电（SCL）、心率变异率（HRV）、血氧饱和度（SPO2）等均基于这一变化原理。人体精神疲劳时，交感神经处于活跃状态，汗腺分泌汗液的活动增强，导致汗腺排泄管内的汗液充盈，故测得的皮肤电阻降低，相对的皮肤电导增大［22-23］。心率变异性（HRV）能够较好地反映自主神经系统活性的变化情况［24-25］。精神疲劳时，HVR 会出现明显的有规律的变化，表现为LF、HF、及LF/HF比值较基线均有显著变化，低频（LF）和LF/HF 比值增高，而高频（HF）降低［26-27］。血氧饱和度在正常情况下处于90%～99%，人体氧摄取与氧消耗基本保持平衡状态［28］。当人体处于精神疲劳状态时，交感神经处于兴奋状态，会致使基础代谢上升，使得各组织中氧的消耗率剧增。当人体存储的氧被大量消耗后，耗氧与摄氧失衡，人体的总含氧量便会开始下降［29-30］。故现代医学认为疲劳状态下，生物物理指标皮电（SCL）、心率变异率（HRV）及血氧饱和度（SPO2）的变化原理与中医理论中“汗为心之液”“心主血”“心主脉”对精神疲劳的认识相符，故本研究选取皮肤电阻、心率变异性及血氧饱和度作为探究指标，以期为疲劳的检测和评估提供以期中西医结合的方法。

试验结果表明：SCLmax、SCLmin、HRVhf 及SPO2mean（X6）均P＜0.05，均对精神疲劳评分有影响。SCLmax、SCLmin 及HRVhf 均会对精神疲劳评分产生显著负向影响关系，即SCLmax、SCLmin、HRVhf值越高，则精神疲劳程度越低。SPO2mean 值对精神疲劳评分产生显著正向影响，即SPO2mean值越高，则精神疲劳程度越高。人体精神疲劳时，交感神经处于活跃状态，相应地受其控制的汗腺分泌汗液的活动增强，皮肤所测得的皮肤电阻降低，相对的皮肤电导增大，故精神疲劳分数越高，皮肤电阻越低。心率变异率中高频（HF）0.15～0.4 Hz主要反映副交感神经介导的呼吸窦性心律失常引起的心率波动，当人体处于精神疲劳时，副交感神经活动减少，HRVhf值越高，则精神疲劳评分越低。交感神经处于兴奋状态，会致使基础代谢上升，使得各组织中氧的消耗率剧增，耗氧与摄氧失衡，人体的总含氧量便会开始下降。但试验结果表明SPO2mean 会对FSAS 分数产生显著正向影响，即SPO2mean 值越高，则精神疲劳评分越高，这一结果与既往研究的结果不符，考虑是由于试验样本量过少或试验过程中的误差造成。该回归方程的假设检验及评价结果为F=4.63，P=0.001，提示本研究回归模型具有统计学意义，因变量和自变量之间存在线性关系。因此，可表明基于现代生物物理指标与中医藏象学说结合，选取皮肤电阻、心率变异性、血氧饱和度三个指标，可为精神疲劳探索一套中西医结合的精神疲劳检测模型，建立“藏象-生理指标-疲劳评价”的疲劳监控、评价模式，可对精神疲劳状态进行早期检测和评估，可为中医学关于疲劳的诊断客观化研究方面提供一个方向，为解决疲劳检测客观化问题提供新的手段和方式。

本研究初步探索了中医藏象学说与疲劳生物物理指标相结合，探究了疲劳的中西医检测方法的有效性和可行性，为疲劳的早期发现、诊断和监测提供一个新的视角和可靠、有效的检测方法。但本研究有许多有待完善的地方，在今后的研究中需进一步的完善。如模型的拟合程度较低（决定系数R2=0.246），需进一步的扩大样本量、需减少疲劳主观量表对试验结果造成的误差、选取其他类型的疲劳和生物物理指标进行比较和研究。