第一篇　儿童睡眠医学理论

第一章　正常的儿童睡眠

第一节　睡眠的结构

一、引言

睡眠是高等脊椎动物周期性出现的一种自发的、可逆的静息状态，表现为机体对外界刺激的反应性降低和意识的暂时中断。睡眠是人类机体复原、整合、巩固记忆，以及生长发育的重要手段，是人体健康必不可少的组成部分，约占整个生命周期的1/3。

睡眠是当今世界科学研究的热点之一，据调查，我国人群中有45.5%存在睡眠问题，而多导睡眠监测（polysomnography，PSG）的问世对睡眠的研究具有决定性的意义。1947年，“多导睡眠监测”由美国斯坦福大学的Holland医师首先提出，PSG可同步描记脑电图（electroencephalogram，EEG）、肌电图（electromyogram，EMG）、心电图（electrocardiogram，ECG）、眼电图（electrooculogram，EOG）、胸式和腹式呼吸动度、睡眠体位、口鼻气流量、血氧饱和度、打鼾、阴茎的勃起功能、神经递质和神经内分泌功能等多项生理指标。PSG是实验室评估睡眠的主要工具，可用于临床诊断及研究。根据PSG检查可将睡眠分为明确的几个阶段。最初的睡眠分期出现在20世纪30年代，1968年美国的Rechtschaff和Kales编制了《人类睡眠阶段标准化术语、技术及划分系统手册》，首次发布了对睡眠进行分期的正式规则。2007年以来，大多数睡眠实验室使用来自《美国睡眠医学会睡眠及其相关事件判读手册：规则、术语和技术规范》（the AASM manual for the scoring of sleep and associated events: rules，terminology and technical specifications）的术语和判读规则。

二、睡眠分期

早在1875年，英国的一位生理科学工作者Caton就在兔脑和猴脑上记录到了脑电活动，并发表了《脑灰质电现象的研究》论文，但当时并未引起重视。15年后，Beck发表了脑电波相关的论文，才掀起了研究脑电现象的热潮。脑电记录技术是进行睡眠分期的基础。目前国际上通用的睡眠分期方法是根据睡眠过程中EEG的表现，眼球运动情况和肌肉张力的变化等因素，以30秒为1帧，将睡眠分为两种不同的时相，即非快速眼动（non-rapid eye movement，NREM）睡眠和快速眼动（rapid eye movement，REM）睡眠。

（一）脑电波的分类

脑电波是脑神经细胞的电生理活动在头皮表面或大脑皮质的总体反映。脑电波是一些自发的、有节律的神经电活动，通常可划分为5个波段，即delta（δ）波、theta（θ）波、alpha（α）波、beta（β）波、gamma（γ）波（图1-1-1）。除此之外，在睡眠时还可出现另一些波形较为特殊的正常脑电波，如σ波、λ波、K-复合波、µ波、驼峰波等。

1.δ波

频率范围0.5～3.5Hz，幅度100～200µV，主要见于婴儿期或智力发育不成熟、成人极度疲劳和昏睡或麻醉的状态，可在颞叶、枕叶记录到此种波形。此时，皮质活动与丘脑活动分离。

2.θ波

频率范围4～7Hz，幅度50～100µV，有时（尤其在幼儿）为短阵高压电波，需与癫痫波相鉴别。θ波主要出现在浅睡眠期（NREM睡眠第2期），可见于额叶及顶叶区。

3.α波

频率范围8～13Hz，幅度30～50µV，主要见于成人闭眼、放松的觉醒状态下，亦可见于嗜睡状态，小儿的α波及节律随年龄增长而逐渐明显（3～4月龄：3.5Hz；5～6月龄：5～6Hz；3岁：7.5～9.5Hz；9岁：平均9Hz；15岁：平均10Hz），当睁开眼睛或接受其他刺激时，α波立即消失。一般在枕叶较显著。

4.β波

频率范围13～30Hz，幅度30µV，主要出现于脑活动活跃状态（如主动思考、情绪兴奋），当人从噩梦中惊醒时，原来的慢波可立即被该波所替代，以额叶、顶叶较明显。

5.γ波

频率范围＞30Hz，无特定幅度范围，常于觉醒并专注于某事时出现。γ波可能与意识和知觉有关，是皮质-皮质和皮质-丘脑-皮质环路活动的反映。

（二）睡眠的分期

1.清醒期

通常情况下，成人在一天中至少有2/3的时间是清醒的，而儿童根据年龄段不同，清醒的时长也不同：足月新生儿每天6～8小时，早产儿可能更短；婴幼儿每天总清醒时间为12～14小时；3岁以后儿童睡眠模式接近成人，每天清醒时间13～15小时。当人从清醒期向睡眠期过渡时，EEG的表现仍以清醒的α波为主，但发生波幅逐渐减低的变化，至稳定的后部α波。当该波的节律进一步减慢时，即达到睡眠状态。

2.NREM睡眠期（N期）

大多数成人会从昏昏欲睡状态经NREM睡眠期进入睡眠。在这个睡眠阶段，人体全身肌肉松弛，没有眼球运动，心率、呼吸均减慢，血压降低，胃肠蠕动增加，基础代谢率减低。NREM睡眠期可细分为3个亚期，即N1期、N2期和N3期。而对于儿童，尽管出生3个月左右即可分辨NREM各期，但成熟的NREM睡眠一般开始于6月龄，因此6月龄以上儿童的睡眠分期应按照成人睡眠标准进行。而6月龄以下的婴儿睡眠分期包括活跃-REM睡眠[活跃睡眠（active sleep）]和安静睡眠（quiet sleep）；3月龄以下婴儿入睡后首先进入活跃-REM睡眠，睡眠周期过半转入安静睡眠状态，睡眠周期的持续时间为55～65分钟；3月龄之后，先进入安静睡眠状态，活跃-REM睡眠从出生时的60%降至34%，睡眠更安稳。

（1）N1期：

N1期睡眠是从清醒状态向睡眠期的过渡，为入睡期。其特征是EEG中的α波幅度降低，代之以逐渐增多的θ波（至少占1帧的50%），为低电压混合频率脑电波，后期可出现驼峰波。N1期是最浅的睡眠期，此时人处于意识不清醒的状态，从该期醒来的人通常不会察觉到他们实际上睡着过。在一夜睡眠中，年轻成人的N1期通常占总睡眠时间的5%～10%，儿童N1期睡眠比例为4%～5%，且与年龄呈正相关。

（2）N2期：

N2期为浅睡期，背景为低幅脑电波，以睡眠纺锤波（出现周期100～300ms，波幅100～300µV，在头顶EEG导联中最为突出）、K-复合波（清晰可辨的负向尖波，其后紧接一个正向波，总持续时间≥0.5秒，在额区EEG的振幅最大）及δ波为特征。这一期通常无眼球运动，但也可出现持续的慢速眼球运动，张力性肌力稍降低。N2期通常占正常成人一夜睡眠时间的45%～55%，儿童与成人无明显差异，此期所占比例最大。苯二氮类药物可增加N2期睡眠。注意此睡眠期可发生睡眠呼吸事件和睡眠异常行为事件。

（3）N3期：

N3期睡眠又称“深度睡眠”或“慢波睡眠（slow wave sleep）”。其特征为在额部导联大量的高波幅（＞75µV）、低频率（0.5～2Hz）δ波，占一帧的至少20%。健康年轻成人N3期占总睡眠时间不超过15%～20%，10岁以下儿童N3期占29%～32%，10岁以上儿童占20%～32%。N3期睡眠眼动消失，呼吸和心率很稳定，波幅规则。该时期睡眠程度加深，很难被唤醒。

3.REM睡眠期（R期）

R期脑电活动与清醒期相似，为低波幅、混合频率脑电活动，表现为低电压的θ波及低频率α波，并有典型锯齿波（2～6Hz，波形锐利，呈短暂暴发模式，常出现于眼动之前）出现。此期可见快速眼球运动，EOG上，可见共轭的、不规则的、锐利的眼球运动，初始阶段该现象不足500毫秒。张力性肌电极低，尤其是后颈部和四肢肌肉抑制更明显，肌张力低下是α运动神经元被直接抑制的结果。此时期面部和四肢肌肉有很多发作性的小抽动，呼吸和心率最不稳定，胃酸分泌增加，脑各部位的血流量和耗氧量明显增加。

R期睡眠分为2相：时相性REM睡眠和紧张性REM睡眠。

（1）时相性REM睡眠：

以大量出现快速眼球运动为特征，包含REM暴发、短暂肌电图活动，以及呼吸变异性。

（2）紧张性REM睡眠：

不出现快速眼球运动。有研究显示，R期通常有生动梦境，若此时被唤醒，大部分人可记起梦境内容。

4.觉醒

在NREM或REM睡眠中，如果EEG频率突然发生以下变化：α波、θ波和/或频率超过16Hz的脑电波，但不包括纺锤波，且持续3秒及以上，并且在变化前须有持续至少10秒的稳定睡眠，则可判读为觉醒。

三、脑电循环交替模式

脑电循环交替模式（cyclic alternating pattern，CAP）是指在NREM睡眠期出现的一种周期性的、短暂的脑电事件，是衡量不稳定睡眠的重要脑电活动标记。CAP可以存在于正常睡眠过程中，也可出现于病理情况下。

CAP是以序列的形式出现的，一个序列含有若干个周期，每个周期包含A、B两个时相，所有CAP序列均始于A时相，止于B时相。A时相又分为3个亚型：A1亚型，主要以高波幅的慢频率脑电波为主，包括K-复合波、δ波，低波幅的快频率脑电波所占比例低于20%；A2亚型，慢波（K-复合波、δ波）和快波（α波、β波）混合存在，低波幅的快频率脑电波占20%～50%；A3亚型，主要以低波幅的快频率脑电波（α波、β波）为主，占A时相的50%以上。同一个CAP序列中可出现不同的A亚型，相邻两个A时相之间的时间间隔为2～60秒，超过60秒则应判定为非CAP（NCAP）。连续出现≥2次的CAP周期时，才可判定CAP。

在正常人群中，CAP发生率随年龄呈“U”形曲线变化，儿童及老年人CAP发生率高，成人CAP发生率最低。青少年A1亚型所占比例最多，老年人为A2、A3亚型所占比例最多。

CAP同时还与行为表现、器官功能、肌肉活动密切相关，A时相中呼吸、心率增快，血压升高，肌电活动增加，B时相中这些活动受到抑制。当睡眠受到干扰或刺激时，CAP中的A1亚型逐渐向A3亚型过渡，脑电波逐渐被低波幅的快频率波代替，因此A2、A3亚型构成了中枢神经系统的觉醒。

当睡眠时受到噪声等干扰使大脑兴奋性增高时，CAP占比增加。这种情况见于抑郁、癫痫、阻塞性睡眠呼吸暂停（obstructive sleep apnea，OSA）、周期性肢体运动障碍（periodic limb movement disorder，PLMD）等。相反，当大脑兴奋性较低时，CAP占比会下降，常见于发作性睡病、使用某些药物等。

四、夜间睡眠结构

健康成人整夜睡眠中NREM和REM睡眠模式交替出现，单个周期持续90～120分钟，婴儿单个周期持续约60分钟。新生儿每天睡16～18小时，没有明确的昼夜时相。至3月龄左右，开始从NREM睡眠期进入睡眠，总睡眠时间逐渐减少，青春期后达到成人标准值。

从清醒到入睡首先进入NREM期，依次由N1期进入N2期、N3期，此过程从数分钟至1小时不等，随后出现第一次REM睡眠，持续数分钟，完成第一个睡眠周期，随后又进入下一个NREM睡眠期。随着夜间周期的循环，每个周期中REM睡眠占比通常会增加。睡眠结构也随年龄不同而有差异。一个典型的8小时夜间睡眠会出现4～6个周期。需要注意的是，NREM睡眠期与REM睡眠期均可直接转变为觉醒状态。

正常睡眠结构的变化可能与某些疾病有关。例如：入睡后不久即出现REM睡眠期，提示抑郁、发作性睡病或昼夜节律紊乱等；OSA等睡眠片段化疾病可能完全破坏睡眠的正常周期，增加睡眠变化次数；摄入或停用某些药物[如三环类抗抑郁药（tricyclic antidepressants，TCAs）等]或物质（如咖啡因、酒精等）可对睡眠结构造成明显影响；重度抑郁患儿的REM睡眠潜伏期可能缩短。

五、婴幼儿睡眠结构特点

婴幼儿期是儿童睡眠-觉醒昼夜节律发展形成的关键时期，完善的睡眠结构是儿童体格、认知、神经系统发育及维持大脑可塑性的基础。与成人相比，儿童所需的睡眠时间更长，整个婴儿期超过50%的时间均处于睡眠状态。

婴儿一个睡眠周期的平均时间为60分钟，新生儿睡眠由安静睡眠、活跃-REM睡眠组成。随着月龄的增加，活跃-REM睡眠时间逐渐下降，安静睡眠时间增加，同时活跃-REM睡眠逐渐转移至睡眠周期的后期；35月龄时，儿童的睡眠结构基本发育成熟，以安静睡眠为主。

足月正常新生儿每昼夜24小时中，除哺乳与排泄外，70%的时间均处于睡眠状态，无明显昼夜节律。随着月龄的增加，婴儿白天睡眠时间迅速下降，夜间睡眠时间上升，重要的是夜间各段睡眠持续的时间延长，觉醒次数减少。12月龄左右的婴儿基本可以建立比较稳定的睡眠-觉醒模式。

六、影响儿童睡眠结构的因素

（一）性别

有研究指出，正常男童、女童睡眠结构无明显差异，但也有研究者发现，与同龄男童相比，3～5岁女童的N3期睡眠延长，6～7岁女童的N1期睡眠延长。

（二）年龄

研究发现，N1期睡眠、N3期睡眠、REM睡眠与年龄有显著相关性，表现为：N1期睡眠的比例随年龄增大而增加，两者呈正相关；N3期睡眠、REM睡眠的比例随年龄增大而减少，呈负相关；N2期睡眠与年龄无显著相关。

（三）首夜效应

首夜效应（first night effect，FEN）是一种短暂的失眠，是指在陌生环境的第一次睡眠不如熟悉环境中深入的情况。睡眠环境、人格特点、个体睡眠规律、年龄是FEN发生的重要因素。Scholle等研究发现，研究对象第一夜睡眠的连续性减低，觉醒增加。但另一项研究指出，虽然FEN的存在使得第一夜PSG诊断OSA存在假阴性，但一夜PSG足以诊断儿童OSA。

另外，外界因素（如声、光、噪声、温度、湿度、喂养方式等）、儿童的躯体状况（如感冒、过敏等）、遗传因素（如母亲存在睡眠障碍，会导致儿童睡眠障碍的发生）也会影响儿童的睡眠结构。

（王　纺　钟华英　尤海龙）

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