声频刺激对睡眠的影响

陈顺驰，迟勇，李晓东，张莹洁，盛利霞*

（1.首都医科大学附属北京安定医院，北京 100088；2.北京华佑医院，北京 102299）

随着生活节奏加快和社会压力增加，失眠障碍的发病率日益增高。失眠障碍是以频繁而持续的入睡困难或睡眠持续困难并导致睡眠满意度不足为特征的睡眠障碍[1]。失眠的治疗方式主要有药物治疗和非药物治疗，药物治疗的副作用以及可能产生的耐受和依赖性使患者不可能长期服用，非药物治疗包括心理治疗、光疗、重复经颅磁刺激和生物反馈等治疗方法，但是大多均需要到医院救治，患者使用过程中便利性略差。有研究证明[2]，声频刺激可以改变神经生物递质浓度，从而影响情绪变化、睡眠节律；入睡潜伏期明显缩短[3]。本研究旨在探索50～150 Hz 的正弦波音频刺激对于睡眠的影响，现报道如下。

1 资料与方法

1.1 一般资料

经首都医科大学附属北京安定医院伦理委员会审查，面向社会公开招募受试者于2021 年3 月—7 月期间在北京华佑医院睡眠病房开展研究，所有受试者自愿参加并签署知情协议书。纳入标准：年龄18～65 周岁我国公民，性别不限，自愿参加本项研究的普通人群。排除标准：既往有听觉障碍、心脏疾病、精神分裂症、中度及以上抑郁、焦虑等精神疾病的患者；目前有皮肤过敏性表现、有物质或非物质使用障碍者（不含烟草使用障碍）、正在使用镇静安眠药物或精神科药物治疗的患者。

1.2 方法

收集受试者一般资料后，在非常规睡眠时间（上午9 点～11 点；下午2 点～4 点）卧于安静、没有强光刺激的房间[4]，工作人员协助连接睡眠脑电、血氧饱和度、心电监护设备，然后使用晴雪蓝山智能睡眠诱发系统的耳机接受晴雪蓝山智能睡眠诱发系统发出的频率为50～150Hz 的正弦波（应用protools 音频工作站AVID 公司）刺激30 分钟，刺激结束后如受试者未进入睡眠状态，则可示意工作人员试验结束；如受试者进入睡眠状态，睡眠不足30 分钟者，自然醒后试验结束，睡眠时间大于30 分钟者，则以声频刺激结束后30 分钟为试验结束点。根据匹兹堡睡眠质量指数量表将导睡时间大于30 分钟，总睡眠时间小于5 小时的受试者纳入睡眠障碍组，其余受试者纳入非睡眠障碍组。

1.3 观察指标

分析试验完成情况及睡眠自我评价情况，比较睡眠障碍组和非睡眠障碍组人口学特征及焦虑、抑郁情况，以及声频刺激干预效果，即正弦波声频刺激是否可以诱发睡眠出现。焦虑、抑郁情况：采用焦虑自评量表（Self-Rating Anxiety SAS）[5]、抑郁自评量表（Self-Rating DepressionSDS）[6]评估受试者的情绪状态，焦虑自评量表（SAS）得分≤49 分提示无明显焦虑，50～59 分为轻度焦虑，60～69 分为中度焦虑；抑郁自评量表（SDS）得分≤52 分提示无明显抑郁，53～62 分为轻度抑郁，63～72 分为中度抑郁。采用匹兹堡睡眠质量指数量表（Pittsburgh sleep quality index，PSQI）[7]评价受试既往的睡眠状况。声频刺激干预效果：使用Grael 睡眠脑电监护仪（Compumedics，澳大利亚）采集受试者接受声频刺激过程中和刺激结束后30分钟内脑电图（electroencephalogram，EEG）、血氧饱和度及心电的变化。以受试者睡眠后平均血氧浓度和平均心率作为安全性监护观察指标[8]。实验结束后受试者对于自己的睡眠效果进行睡眠自我评价：从0 分（未睡）到10 分（感觉很好）的等级评价。同时记录受试者在诱导睡眠过程中是否出现身体不适。

1.4 统计分析

采用SPSS 23.0 统计学软件进行数据分析。正态分布计量资料以均数±标准差（±s）表示，组间比较采用独立样本t检验或秩和检验。以P＜0.05 为差异有统计学意义。

2 结果

2.1 试验完成情况及睡眠自我评价情况

25 名受试者中5 名受试者的焦虑自评量表的分值符合重度焦虑标准未纳入，符合纳入标准20名正常受试者接受临床研究，并全部完成实验。20 例受试者中，根据匹兹堡睡眠质量指数量表将导睡时间大于30 分钟，总睡眠时间小于5 小时共8 人纳入睡眠障碍组和12 人纳入非睡眠障碍组。20 名受试者导睡时间5～180 分钟，其中导睡时间大于30 分钟的有7 人，平均36.25 分钟；平均睡眠时间6.61 小时，1 人睡眠时间小于5 小时，8 人自我睡眠评价差，均为睡眠障碍组受试者。

2.2 人口学特征

20 名受试者既往身体健康，只有1 例受试者既往患有慢性过敏性疾病，但是未服药。睡眠障碍组和非睡眠障碍组年龄、教育程度，以及焦虑自评量表比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；睡眠障碍组抑郁自评量表的分值高于非睡眠障碍组，差异有统计学意义（P＜0.05），但是两组分值均不符合临床抑郁诊断的标准，见表1。

表1 睡眠障碍组与非睡眠障碍组一般情况比较[（±s），n]

表1 睡眠障碍组与非睡眠障碍组一般情况比较[（±s），n]

组别 例数 年龄（岁） 性别（男） 文化程度（年） SAS 评分（分） SDS 评分（分）非睡眠障碍组 10 44.000±11.497 6 14.420±2.234 33.830±3.904 30.170±4.783睡眠障碍组 8 39.000±11.250 5 15.250±1.389 32.880±3.907 35.880±3.834 t/χ2 值 0.961 0.407 -0.936 0.538 -2.818 P 值 0.349 0.888 0.361 0.597 0.011

2.3 声频刺激干预效果

2.3.1 总体睡眠情况

使用Grael 睡眠脑电监护仪（Compumedics，澳大利亚）采集受试者接受声频刺激过程中和刺激结束后30 分钟内脑电图（electroencephalogram，EEG）的变化，20 名受试者通过声频刺激均可诱发睡眠脑电的出现，睡眠时间3.5～55 分钟；19 人在声频刺激过程中出现睡眠脑电波，平均导睡时间16.73 分钟，其中1 人在声频刺激停止后即可清醒，18 人均可继续维持睡眠状态，8 人在声频刺激停止30 分钟后叫醒；1 人在声频刺激结束后25分钟后出现3.5 分钟的睡眠波，经研究者评判为无效，总有效率95%，经追问该受试者平时导睡时间为80 分钟。10 人对于自己睡眠效果的评价认为自己没有完全入睡。

2.3.2 睡眠时间

睡眠障碍组和非睡眠障碍组睡眠脑电记录时间（包括声频刺激30 分钟以及刺激停止后的睡眠时间）、睡眠时间（脑电监护采集的出现睡眠脑电波的时间）、睡眠效率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表2。

表2 两组睡眠时间和睡眠效率比较（±s）

表2 两组睡眠时间和睡眠效率比较（±s）

组别 记录时间（min） 睡眠时间（min） 睡眠效率（%）非睡眠障碍组 55.875±9.155 39.500±11.803 69.250±15.010睡眠障碍组 47.688±9.494 30.438±14.666 65.090±26.390 t 值 1.931 1.528 0.451 P 值 0.069 0.144 0.657

2.3.3 睡眠结构

睡眠障碍组和非睡眠障碍组睡眠结构和睡眠时间各期睡眠占比比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表3；依据脑电图结果，非睡眠障碍组所有人均出现N1 期睡眠及N2 期睡眠，8 人出现N3 睡眠。睡眠障碍组有7 人出现N1 睡眠，6 人出现N2 睡眠，2 人出现N3 睡眠。睡眠障碍组和非睡眠障碍组各期睡眠出现率比较，差异无统计学意义（P＞0.05），见表4。

表3 两组睡眠时间和睡眠结构比较（±s）

表3 两组睡眠时间和睡眠结构比较（±s）

组别 N1 占比（%） N2 占比（%） N3 占比（%） 自我评价非睡眠障碍组 20.008±15.596 61.333±23.972 14.408±23.695 9.250±2.006睡眠障碍组 36.025±33.095 47.900±27.296 16.075±22.474 9.500±0.756 t 值 -1.464 1.163 -0.157 -0.335 P 值 0.160 0.260 0.877 0.742

表4 两组出现不同睡眠时相比较[n（%）]

2.4 安全指标分析

在研究中对受试者睡眠后平均血氧浓度和平均心率进行安全性监护，20 名受试者中2 人在睡眠后血氧监护指夹脱落，其他18 人血氧浓度均大于95，均值为96.67；平均心率为65.1 次/min，研究中未出现不适主诉。

3 讨论

3.1 单调声频刺激对睡眠的影响

研究结果显示，睡眠障碍组抑郁自评量表的分值高于非睡眠障碍组，差异有统计学意义（P＜0.05），说明睡眠问题对于睡眠障碍组受试者的影响更大。既往研究表明[9]，声音刺激可以降低个人压力感，增强认知能力，单调声频刺激可诱发睡意，通过掩盖环境噪声来诱导和维持睡眠，如自然界中落雨声、波涛声、虫鸣声等特定声音环境会让人感觉到放松和安宁，从而获得更好的睡眠体验。

本研究在非自然睡眠时期给予受试者50～150 Hz 单纯正弦波（非噪音）声频刺激30 分钟，并进行睡眠脑电监测，发现95%的受试者在声频刺激30 分钟过程内可出现睡眠脑电，8 名受试者在声频刺激结束30 分钟后仍维持睡眠状态，提示刺激可以诱发睡眠出现。虽然睡眠障碍组和非睡眠障碍组在睡眠脑电记录时间、睡眠时间，以及睡眠效率、睡眠时相时间占比方面无明显差异，但睡眠障碍组的相关指标数值均低于非睡眠障碍组，提示非睡眠时间段声频刺激对于两组受试者诱导睡眠均有效，对非睡眠障碍患者效果更明显。

从睡眠结构看，睡眠障碍组有1 例受试者在刺激过程中未诱发睡眠脑电，出现N1、N2 期睡眠时相的人员比例低于非睡眠障碍组，睡眠障碍组受试者进入N1 期睡眠的有7 人（87.5%），进入N2 期睡眠的人数有6 人（75%），但仅有2 人（25%）进入N3 期睡眠。该结果无统计学差异，可能与受试者的例数较少有关。以上结果提示，声频刺激可以在非自然睡眠时间诱发两组受试者出现睡眠脑电，但是对非睡眠障碍组受试者效果更佳。

3.2 单调声频刺激的效果和安全性分析

本研究发现有10 名受试者在受到声频刺激后可出现睡眠脑电，受试者主观认为自己尚未完全入睡，但感觉比较放松，考虑本研究时间设定于非自然睡眠时间（为晨起后或午睡起床后），且仅有10 名受试者出现N3 期睡眠，部分受试者仅出现N1 和N2 期睡眠脑电。睡眠障碍组和非睡眠障碍组各期睡眠占比比较，差异无统计学意义（P＞0.05）；同时研究也发现，有8 名（40%）受试者可在声频刺激结束后持续睡眠时间大于30 分钟，提示50～150 Hz 的正弦波声频刺激可以诱发并维持睡眠。此外，本研究中有95%的受试者在声频刺激过程中出现睡眠脑电，诱导入睡时间小于30 分钟。而受试者在匹兹堡睡眠指数量表中提供的自然导睡时间，具有较强的主观性，和睡眠监测中所获得的导睡时间不具备可比性。根据安全指标结果显示除2 人在睡眠后血氧监护指夹脱落外，其他18 人血氧浓度均大于95，平均心率为65.1 次/min。研究中未出现不适主诉，研究过程安全。

综上所述，50～150 Hz 的正弦波声频刺激可诱发睡眠出现，部分受试者可出现深睡眠（N3 期睡眠），并可在声频刺激结束后维持睡眠状态。由于本研究受试者较少，部分结果虽有数值差异，但没有统计学差异，今后将进一步完善，继续开展声频刺激在自然睡眠时间全周期应用的研究。