运动员与健康人进入高原环境后多导睡眠监测睡眠质量的Meta分析*

申杨磊,张俞苑,巴桑卓玛

西藏大学高原健康科学研究中心,西藏拉萨 850000

医学上一般将海拔3 000 m以上的地区定义为高原环境[1],而高原运动员训练和运动生理学研究一般是在海拔2 000～2 500 m,故也将海拔2 000～2 500 m的地区定义为高原[2],高原具有特殊的低压、低氧环境。高原低压、低氧环境可以导致人体生理状态发生改变,其中包括对睡眠状态的影响[3]。睡眠属于人体的正常生理活动,睡眠质量直接影响人体健康和日常活动,良好的睡眠可以促进人体的体力和精神状态恢复,现有研究显示高原环境下睡眠障碍发生率较高,其中西藏的大学生高原睡眠障碍的发生率在 20.5%,高原驻守官兵的睡眠障碍发生率在67.9%[4]。高原环境下睡眠障碍包括:睡眠结构改变、睡眠中断、频繁觉醒、失眠多梦、周期性呼吸、睡眠呼吸暂停等。TSENG等[5]对40名健康人急进高原后睡眠变缓的研究发现,慢性高原病与睡眠障碍的发生直接相关。潘磊等[6]研究发现高原环境下睡眠过程中血氧饱和度变化与睡眠障碍发生同样直接相关。

通过文献检索发现目前国内研究对象均为汉族普通健康人与藏族普通健康人,其中汉族有急进高原样本和移居高原汉族样本。虽然运动员在中度高原(2 200 m左右)条件训练的方法已被广泛采用[7],但是运动员的睡眠研究较少,运动员在高海拔的高原环境下的睡眠研究更少,故而对运动员在高原环境下的睡眠研究具有更重要的意义。目前睡眠研究的主要方法有两种,即匹兹堡睡眠量表法和多导睡眠监测法,其中多导睡眠监测法对睡眠研究精准且全面,研究数据包括睡眠期间的脑电图、眼电图、肌电图、血氧饱和度、心率等,不但可以对睡眠的不同阶段进行分析研究,还可以对睡眠期间生理数据进行记录,因而可将多导睡眠监测的相关研究数据进行分析总结,揭示运动员与普通健康人进入高原低压、低氧环境后睡眠的变化情况。因此,本文使用Meta分析方法对现有研究报道中进行运动员和健康人群在高原环境中多导睡眠研究的文献进行了分析和对比,为后期进行相关研究提供理论依据。

1 资料与方法

1.1文献检索 检索中国知网(CNKI)、PubMed两个数据库中收录的全部相关文献,截止日期为2023年2月20日。中文检索关键词:高原;低氧;运动员;睡眠监测;多导睡眠监测;睡眠质量;睡眠。英文关键词:plateau;high altitude;hypoxia;athletes;sleep monitoring;polysomnography;sleep quality;sleep。检索数据库内的所有文献。

1.3数据提取 两位研究者分别独立检索了数据库,删除重复的研究。在筛选候选研究的全文之前,由独立审稿人对符合纳入标准的每项研究的标题和摘要进行筛选。还评估了所选文章的参考文献列表。两名研究人员独立提取所有纳入研究的数据,包括一般信息(第一作者、年份)、研究方法、实验设计、多导睡眠监测数据、睡眠过程中的生理指标变化。

观察的数据有:(1)主要数据是运动员和健康人在平原环境下与高原环境下的多导睡眠监测数据,其中包括睡眠效率和睡眠过程中NREM 1、2、3、4期和REM期的变化数据;(2)次要数据为心率和血氧饱和度。

1.4偏倚风险评估 使用RevMan5.41软件进行纳入文章质量的评估,由于研究主题是运动员与健康人在高原环境中睡眠状态变化,属于观察性研究,故采取了美国卫生保健质量和研究机构(AHRQ)推荐的AHRQ横断面研究评价标准工具[8-9],通过是否满足表中11项条件来评价文献质量。每一项选择有“是”“否”“不清楚”3个选择,“是”加 1 分,“否”扣 1 分, “不清楚”记 0 分。满分共 11 分,文献得分 0～3 分为低质量,4～7分为中质量, 8～11 分为高质量。由于研究过程中不存在随访,故对 AHRQ 文献质量评价工具的第 4 条、第 7 条及第 11 条进行排除,文献质量评价得分修改后满分为 8 分,文献得分<0分为质量差文献,0～2 分为低质量文献,3～5 分为中质量文献, 6～8 分为高质量文献。

1.5数据分析 通过RevMan5.41软件进行统计分析,结果采用标准化均数差(SMD)及 95%CI进行评价,评价文献异质性采用χ2检验(检验水准α=0.05)。分析结果如果显示P<0.05且I2>50% 就说明异质性较大,需要进一步分析异质性的来源,明确异质性来源后选择随机效应模型,反之则不需要分析异质性来源并选用固定效应模型。敏感性分析、亚组分析、Egger检验、剪补法检验、Meta回归分析是通过STATA SE 16软件进行分析。对于不同运动员数据记录方式不同,通过Cochrane官网检索到的指导手册公式进行转换,改为统一格式进行统计[10]。

2 结 果

2.1文献检索结果 本文共计查到文献247篇。通过严格筛选文献,排除重复文献、数据不完整的文献、非高原环境睡眠研究的文献,最终纳入12篇英文文献进行Meta分析,见表1。

表1 文献纳入情况

2.2文献质量评价结果 根据AHRQ评价标准和RevMan5.41对文献进行评价,按照AHRQ评分来评估结果,结果均≥6分,属于低风险文献,从而保证Meta分析结果的可靠性。文献评价显示有5篇文章低于8分,其中最低分为6分的文献有4篇,分别为HOSHIKAWA等[11-13]和KINSMAN等[14]的研究。

2.3Meta分析结果

2.3.1睡眠分析结果 与平原环境相比:高原环境下健康人和运动员的睡眠效率下降(I2=89.1%;SMD=-0.89,95%CI:-1.20～-0.59,P<0.05),健康人睡眠效率下降较运动员更明显(P<0.05);高原环境下健康人和运动员的NREM1、2期睡眠整体增加(I2=77.1%;SMD=0.03,95%CI:-0.24～0.30,P<0.05),其中健康人增加较运动员更明显(P<0.05),而运动员高原环境NREM2期比例明显增加(P<0.05)、NREM1期无变化(P>0.05);高原环境下健康人和运动员的NREM3、4期睡眠均减少(I2=91.4%;SMD=-1.53,95%CI:-2.05～-1.02,P<0.05),健康人减少较运动员更明显(P<0.05);高原环境下REM期睡眠均减少(I2=46.4%;SMD=-0.77,95%CI:-0.99～-0.54,P<0.05),健康人REM期睡眠减少较运动员更明显(P<0.05)。见表2～6。

表2 不同人群睡眠效率亚组分析

表3 不同人群NREM1、2期睡眠亚组分析

表4 运动员的NREM2期睡眠对比分析

表5 NREM3、4期亚组分析

表6 不同人群REM期亚组分析

2.3.2心率与血氧饱和度分析结果 与平原环境相比,高原环境下健康人和运动员的心率均升高(I2=74.7%,P=0.001,SMD=1.32,95%CI:1.05～1.59),健康人心率增加较运动员更明显(P<0.05),见表7。与平原环境相比,高原环境下健康人和运动员的血氧饱和度均降低(I2=96.4%,P=0.001,SMD=-4.22,95%CI:-4.79～-3.66),健康人下降较运动员更明显(P<0.05),见表8。

表7 不同人群的心率亚组分析

表8 不同人群的血氧饱和度亚组分析

2.4发表偏倚 高原环境对NREM1、2期的影响的Egger检验结果(P=0.405,Coef的95%CI:-12.703～5.693)显示无发表偏倚;高原环境对NREM3、4期影响的Egger检验结果(P=0.011,Coef的95%CI:-16.197～-3.864)显示NRM3、4期存在发表偏倚,对实验结果存在影响。高原环境对心率影响的Egger检验结果显示(P=0.039,Coef的95%CI:-18.16～0.736)存在发表偏倚,对分析结果可能存在影响。高原环境对血氧饱和度影响的Egger检验结果(P=0.248,Coef的95%CI:-9.067～2.845)显示无发表偏倚,对结果不存在影响。

2.5敏感性及异质性分析 对睡眠效率数据按人员类型和海拔进行亚组分析,结果发现各亚组内异质性较小,但整体异质性依然为I2=89.1%没有变化,故进行Meta回归分析异质性来源。结果显示不同人员类型的睡眠效率之间差异有统计学意义(P=0.002),并且回归模型拟合程度高(R2=0.827),证明睡眠效率数据异质性的主要来源为人员类型的不同。

由于NREM1、2期睡眠数据按人员类型和海拔进行亚组分析,结果无法确认异质性的来源。故使用Meta回归进行分析,结果显示不同人员类型的NREM1、2期睡眠变化差异有统计学意义(P=0.021),并且与回归模型拟合程度高(R2=0.813),证明NREM1、2期睡眠数据异质性的主要来源为人员类型的不同。

对NREM3、4期睡眠数据按人员类型和海拔进行亚组分析时,组间差异有统计学意义(P<0.001)。通过Meta回归分析进行验证,结果显示不同人员类型的NREM3、4期睡眠变化差异有统计学意义(P=0.001),且回归模型的拟合程度高(R2=0.992),故而证明NREM3、4期睡眠数据异质性的主要来源为人员类型不同。

心率数据按人员类型和海拔进行亚组分析时,各组内无异质性而整体异质性保持不变。故进行Meta回归分析异质性来源,结果显示心率变化与海拔因素和人员类型无统计学意义(P>0.05),证明两者同时纳入研究不会产生异质性,说明异质性的来源不是单一因素产生的。结合亚组分析与Meta回归结果分析证明海拔因素与人员类型均是异质性的主要来源。

血氧饱和度数据进行亚组分析结果显示,按人员类型和海拔进行分组时,各组内无异质性而整体异质性保持不变。故进行Meta回归分析,结果显示血氧饱和度与海拔的相关性有统计学意义(P=0.006),并且回归模型拟合程度高(R2=0.891),证明血氧饱和度数据中的异质性主要来源于海拔因素。

3 讨 论

本研究结果发现运动员在高海拔环境下主要睡眠结构变化为NREM2期增加和REM期睡眠减少,而健康人在高原环境下睡眠结构变化主要为NREM1、2期睡眠增加,而NREM3、4期和REM期睡眠减少,且健康人群较运动员睡眠结构变化程度大。回归分析结果显示回归模型与人员类型的拟合程度最高,证明人员类型是异质性的主要来源。

NREM2期睡眠属于非快速动眼期向深度睡眠过渡阶段,研究显示NREM2期睡眠增加与睡眠质量直接相关[23],高原环境下运动员NREM2期睡眠增加对训练和体力恢复有巨大影响。REM期睡眠属于快速动眼期睡眠同时会产生梦,REM期睡眠深度较浅并且大脑警觉性高,REM期睡眠可以提高人体的记忆力和思维反应能力,相反REM期睡眠减少对运动员记忆力、反应能力和认知能力会造成影响[24];健康人群在高原低氧环境下睡眠显示为NREM1、2期睡眠增加而NREM3、4期和REM期睡眠减少,说明健康人群在高原环境下多处于浅睡眠状态,且健康人群NREM2期睡眠比例较运动员小,睡眠质量较低,与运动员相比更难恢复体力与精力,更容易出现疲劳、嗜睡、注意力不集中、记忆力减退等情况。

分析原因发现造成高原环境下运动员与健康人群睡眠差异的原因有:(1)高原环境下为维持机体供氧会导致心率增加,需提高机体内的氧气运输来改善缺氧状态,这是健康人群进入高原低氧环境后心率变化较大的主要原因,而运动员由于平时运动强度普遍比其他人强,运动时间更长,平时就会经常存在“运动缺氧”状态,且普遍存在“运动员心脏”,因此,运动员在高原环境下心率变化较小,抗低氧的能力也较普通健康人强,可以更好地适应低氧环境;(2)高原环境下血氧饱和度降低可导致睡眠期间周期性呼吸与呼吸暂停发生,周期性呼吸与睡眠呼吸暂停可直接导致睡眠周期紊乱和睡眠障碍的发生[25]。而周期性呼吸与睡眠呼吸暂停多发于浅睡眠阶段,与运动员相比,健康人群血氧饱和度更低,在高原环境下更易发生睡眠周期紊乱和睡眠障碍。

本研究主要存在以下问题:(1)多导睡眠监测数据大多来源于国外学者的研究,国内研究较少;(2)文献中运动员睡眠研究在海拔3 600 m仅有1篇,其他文献均在海拔2 200 m左右且是模拟中度高原低氧环境并无低压等其他高原环境条件,与真实高原低压、低氧环境存在差异;(3)在研究过程中运动员睡眠各期的监测数据较为完整,但健康人的多导睡眠分期数据大多以合并形式存在且单位大多不统一,故在本文中对纳入文献数据均转换为百分数后进行Meta分析。对于文献中只有均值与95%CI的文献数据通过 WAN等[26]文献中的计算公式进行推导SMD以尽量减小误差,提高数据分析的可信度。

综上所述,运动员与健康人群在高原环境下睡眠变化具有明显的差异,证明高原环境下运动员与健康人属于不同群体。目前国内运动员在高原环境下的多导睡眠监测研究较少,因此需要加大相关研究力度,为运动员在高原环境下睡眠及睡眠期间的生理效应变化研究提供数据支撑。