期末報告 - The Role of Actigraphy in the Study of Sleep and Circadian Rhythms

  • What is Actigraphy?

       Actigraphy形似手錶,而且其大小也與手錶差異不大。其主要是用來方便對人體進行測量,多應用在測量人體運動與睡眠等方面。其優點便是輕便不影響配戴者,並可以進行長時間(數天、數月或以上)的測量。

  • What is PSG?

       PSG全名為polysomnography,是專業實驗室或醫療中心常用之測量器具,尤其在睡眠方面又被稱為Gold standrad。大致上來說會測量到腦電圖、各部位肌電圖、眼電圖、血氧濃度與呼吸活動圖等,受測者在進行測試時會接上許多電極貼片來測量。雖然PSG的測量結果與實際情形極為符合,正確率相當高,但其最大缺點便是會大幅度影響受測者的活動情形並無法長時間測量(至多只能連續測量一天)。

 

The Role of Actigraphy in the Study of Sleep and Circadian Rhythms

  • Objectives:

         本篇paper為一overview型paper,其主要是在整合過去數十年來關於Actigraphy的研究、實驗與論文,其宗旨有以下四點:

  1. More recent papers on the technology and validity of actigraphy.
  2. Examining actigraphy in populations with sleep disorders.
  3. The use of actigraphy in studies of circadian rhythms.
  4. Use actigrapht as a treatment outcome measure or  examine the relationship between sleep/activity patterns and demographic or clinical variables.
  • Technology

         在Actigraphy發展的這段時間,其正確率等已有長足進步,在本篇paper中針對四部分進行探討,以研究Actigraphy的正確率:

  1. Data Acquisition
  2. Data Processing
  3. Comparisons to other detecting ways
  4. Placement
  • Data Acquisition

       Actigraphy偵測的動作振幅為0.25 ~ 2-3Hz之間,是根據Redmond和Hegge兩位學長發現人體任何非自主性的動作(如發抖等)其振幅都在3-4 Hz以上,因此選擇0.25 ~ 2-3Hz之間可以避開人體蓄意或非蓄意動作的雜訊。在測量道結果後,Actipraphy有3種方式將結果轉為數位化結果,分別是:

  1. Time above threshold:設一閾值,並計算大於此閾值以上的結果的次數
  2. Zero crossings:計算結果接近0或等於0的次數
  3. Digital integration:計算波形以下面積

       在測量動作的振幅上,Digital integration比time above threshold來的優異,並且在各方面來說digital integration和time above threshold皆比zero crossing來的好。目前多使用digital integration和time above threshold兩種,也有Actigraphy同時使用兩種方法以上來相互補足以避免其缺陷。

  • Data Processing

       在data processing過程中,有兩個觀點最需要關注:

  1. Is the output reliable ?
  2. Is the output valid ?    

       在Reliable部分,Jean-Lois et al.與Pollak and colleagues接發表過相關paper,證實了不同時間生產的同一型儀器與不同型號的Actigraphy其測量結果皆有96%左右的相符結果,相當可靠。在Valid部分,以PSG做為對照,有兩種較著名的驗證方法:Tryon』s method和Pollak and colleague。Tryon』s method主要以sensitivity, specificity和agreement這三個參數來代表準確性,不過Tryon』s method較適合用來測量睡眠期間;而Pollak and colleagues則是以PVS(predictive value for sleep)和PVW(predictive value for wake)兩個參數來代表。

  • Comparisons to other detecting ways

       - Comparisons to PSG:使用Low threshold actigraph algorithms時其PVS的正確率較高,而PVW則是在high threshold algorithms被使用時的正確率較優異。此外,在測量睡眠方面,健康的成年人的測量結果會比睡眠不正常或是多次中斷者來的正確;

       - Comparisons to Observations, Sleep Logs and Diaries:在療養院中發現Observations方式和Actigraphy上並無太過懸殊的差異,其PVS為87%,而PVW則有90%。

       - Comparisons to EMG:如果要用在間歇性肌顫症(Periodic Limb Movement Disorder, PLMD)上,則epochs設為0.5-second較為合適。

 

  • Placement

       雖然開始有數位學者測量出Actigraphy得配戴位置並不影響測量結果,換句話說即無論Actigraphy配戴在受測者何處皆可測出一樣或是相當相近的結果,但是Middelkoop等人卻不這麼認為,他們發現Actigraphy配戴在手腕上的正確率會比腳踝來的好,而腳踝上的測試結果則又比軀幹上的結果來的好。而且他後來又發現慣用手的手腕測試結果比其他各部位來的更好。
而Violani等學者們則是發現右手手腕結果其正確率比左手手腕來的好,不過左右腳踝的結果則沒有什麼差別。

 

  • The assessment of sleep disorders

          Actigraphy在睡眠相關疾病的治療與觀察中相當常見,有許多paper或是實驗相當關注Actigraphy的實用與可靠程度。

  • Insomnia

       - Chambers認為Actigraphy在評估睡眠疾病的治療效果上相當有用。

       - Guilleminault and colleagues將Questionnaire結合sleep diaries與Actigraph並與PSG做比較,發現前者會高估total sleep time(TST)和清的著次數

       - Wilson等人則是發現在評估TST和清醒次數上的正確率不高,而在sleep efficiency上則會得出毫無意義的結果,

       - Wicklow與Espie則是發現Actigraph所測出的TST會比sleep logs來的大,而sleep latency則小於sleep logs上的紀錄。

  • Periodic Limb Movement Disorder

       - Sforza等人發現Actigraph設為5-second epochs,其結果會較為合適,能夠和EMG比較。

       - Trenkwalder等人研究後認為Actigraph較適合用來確認治療成效。

       => Actigraph不適合用來測量睡眠中的微動,但卻很適合用來評估治療成效。

 

  • Summary

       Actigraph方便用來長時間測量,且其偵測結果想相當可靠且有效,在治療失眠與生理週期相關疾病或是多睡症上皆頗有益。