睡 眠 生 理 與 睡 眠 障 礙 Peilin Lee M.D. Center of Sleep Disorder, NTUH, Taipei, Taiwan Division of Pulmonary and Critical Care Medicine, NTUH, Taipei, Taiwan
睡 眠 功 能 睡 眠 的 調 控 神 經 生 理 調 控 神 經 藥 理 調 控 睡 眠 週 期 睡 眠 週 期 腦 波 變 化 生 理 節 律 週 期 睡 眠 結 構 睡 眠 當 中 器 官 的 變 化 呼 吸 系 統 心 血 管 系 統 內 分 泌 及 代 謝 系 統 大 綱 (1)
大 綱 (2) 睡 眠 障 礙 總 論 睡 眠 障 礙 評 估 主 觀 性 : 問 卷 客 觀 性 各 論 睡 眠 多 項 生 理 檢 查 (polysmonography, PSG) 生 理 節 律 週 期 : 腕 動 表 (actiwatch) 睡 眠 衛 生 睡 眠 呼 吸 障 礙 日 間 嗜 睡, 猝 睡 症
睡 眠 的 功 能 睡 眠 為 恢 復 身 體 活 力 所 必 須 元 素 一 天 最 終 身 體 會 感 到 疲 憊, 但 經 過 一 夜 睡 眠 身 體 又 會 感 到 活 力 動 眼 期 為 身 體 生 長 及 中 樞 神 經 發 育 重 要 連 結 動 眼 期 負 責 整 合 日 間 學 習 記 憶 ( 日 有 所 思, 夜 有 所 夢 ) 慢 波 期 為 身 體 休 息 修 復, 以 及 中 樞 神 經 成 熟 重 要 樞 紐 生 長 激 素 分 泌 於 慢 波 期
睡 眠 的 調 節 睡 眠 應 是 個 主 動 過 程, 而 非 被 動 此 過 程 是 腦 幹 (RAS) 及 大 腦 皮 質 交 互 作 用 結 果 生 理 節 律 週 期 節 律 點 (circadian pacemaker) 視 叉 上 核 (suprachiasmatic nucleus), 控 制 醒 睡 週 期 調 節 睡 眠 的 機 制 中 樞 神 經 週 邊 神 經 睡 眠 驅 動 力 生 理 節 律 週 期
中 樞 神 經 : 神 經 生 理 藥 理 調 控 維 持 清 醒 的 機 制 : 網 狀 活 化 系 統 (Reticular Activating System, RAS) 視 丘 前 腦 Monoaminergic, cholinergic, histaminergic 為 清 醒 的 主 要 神 經 藥 理 調 控 Hypocretin I and II 缺 乏 時 造 成 猝 睡 症 (Nacrolepsy)
生 理 節 律 週 期 下 視 丘 的 視 叉 上 核 (suprachiasmatic nucleus) 為 控 制 生 理 節 律 週 期 的 主 要 節 律 點 視 網 膜 視 丘 路 徑 (retino thalamic th i track) 連 結 視 網 膜 至 視 叉 上 核 將 光 照 或 黑 暗 週 期 與 生 理 節 律 週 期 協 調 (synchronize) 非 動 眼 期 : 腦 部 活 動 少, 體 溫 降 低, 代 謝 低 下 動 眼 期 : 腦 部 活 動 大, 交 感 及 副 交 感 神 經 不 平 衡
睡 眠 週 期 睡 眠 週 期 : 每 90 min 一 週 期, 一 夜 共 有 4 5 週 期 睡 眠 週 期 : 非 動 眼 期, 動 眼 期 當 進 入 睡 眠 時 間 越 長, 動 眼 期 越 長, 非 動 眼 期 越 短 非 動 眼 期 : 第 1 4 期 第 1 2 (N1, N2) 期 : 淺 睡 眠 ; 第 3 4 期 (N3): 深 睡 眠 ( 慢 波 睡 眠 ) 第 3 4 (N3) 期 : 身 體 休 養 及 恢 復 期 動 眼 期 : 相 性 及 張 姓 (phasic and tonic phase) 除 了 眼 外 肌 以 及 橫 膈 膜 外, 其 餘 肌 肉 張 力 消 失 動 眼 期 負 責 整 合 日 間 學 習 記 憶
睡 眠 週 期 圖 解
睡 眠 深 度 與 年 齡 之 關 係 週 期 兒 童 (%) 年 輕 人 (%) 老 年 人 (%) 清 醒 < 5 > 動 眼 期 = 20-25 = 1 < 2-5 > 2 = 45-55 55 > 3 > 3-8 < 4 > 10-15 0 總 共 (hrs) 10-12 8-10 6-8
睡 眠 深 度 與 年 齡 關 係 實 例 8 y/o boy 31 y/o man Arousal Wake REM MT S1 S2 S3 S4 TNREM TREM 23:00 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 Time 1AM 2AM 3AM 4AM 5AM 6AM 7AM Hrs 0 1 2 3 4 5 6 7 Epoch 1?? 12:00:37 121 241 361 481 601 721 841?? 07:00:37 R W 12 3 4 44 y/o man 67 y/o man Arousal MT Wake REM S1 S2 S3 S4 Button 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 Arousal Wake REM MT S1 S2 S3 S4 TREM TNREM Button 00:00 01:00 02:00 03:00 04:00 05:00 06:00 07:00
睡 眠 週 期 測 量 : 腦 波 眼 外 肌 以 及 肌 肉 張 力 E2 E1 Thermist air flow cannula O1 O2 Submental EMG snore C4 C3 E2 E1 A2 A1
腦 波 : 清 醒 及 非 動 眼 期 S1,S2S2 清 醒 : wave (8 14 Hz) 非 動 眼 期 : Vertex sharp wave Sharply contoured negative waves, 4 7 Hz, maximal in vertex p g p p p,, vertex area K complex: negative positive sharp component, 0.5sec, max in Spindle: Presenting sleep synchronize; suppressing synaptic trnasmission i through thalamus Reticular nucleus of thalamus is the synchronizing pacemaker 7 14 Hz for at least 0.5sec
腦 波 : 非 動 眼 期 S3,S4S4 wave 4 7 Hz wave Generated by cortical cells and thalamocortical neurons 0.5 3 Hz, mainly temporal and central location Amplitude > 75uV
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 清 醒 EEG: low voltage, mixed frequency; activity when close, prominent tin occipital it EOG: Eye blinking, eye movement EMG: elevated chin EMG eye
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 第 一 期 EEG: relative low voltage, mixed frequency. wave (4 7 Hz) prominent, loss of wave, absence of K complex or spindle. Vertex sharp wave prominent in the late S1 EOG: slow eye movement, absence of REM
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 第 二 期 EEG: K complex, spindle withmixed frequency background
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 第 三 期 EEG: 20% 50% high amplitude, <2 Hz activity, mixed frequency background, amplitude > 75uV K complexand sleep spindle mightbe present
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 第 四 期 EEG: >50%, high amplitude, <2Hz activity
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 動 眼 期 Atonyexcept extra ocular and diaphragm muscle Tonic REM and phasic REM EEG: Relative low voltage, mixed frequency background, burst Saw tooth wave in vertex and frontal EOG: intermittent rapid eye movement EMG: low voltage Occasionally bust of EMG activity (myoclonia) associated with ihphasic eye movement
睡 眠 多 項 生 理 檢 查 實 例 : 動 眼 期
呼 吸 器 官 : 睡 眠 週 期 以 及 呼 吸 形 態 的 變 化 非 動 眼 期 : 淺 睡 (S1, S2), 深 睡 (S3, S4) 動 眼 期 : 相 性 及 張 姓 清 醒 非 動 眼 期
睡 眠 當 中 呼 吸 型 態 以 及 換 氣 量 的 變 化 非 動 眼 期 呼 吸 次 數, 潮 氣 容 積 及 換 氣 量 減 少 呼 吸 型 態 在 淺 睡 期 為 不 規 則, 在 深 睡 期 為 規 則 血 中 二 氧 化 碳 上 升 3 10 mmhg, 氧 氣 濃 度 則 下 降 2 8 mmhg 動 眼 期 呼 吸 次 數 不 規 則 且 較 快 潮 氣 容 積 及 換 氣 量 減 少 更 多 ( 特 別 是 相 性 ) 血 中 二 氧 化 碳 上 升 至 少 4 mmhg
非 動 眼 期 動 眼 期 胸 腹 二 氧 化 碳 血 氧
睡 眠 時 心 血 管 系 統 的 變 化 (1) 從 清 醒 進 入 非 動 眼 期, 交 感 神 經 活 性 逐 漸 下 降 而 副 交 感 活 性 上 升 當 逐 漸 進 入 熟 睡 時 非 動 眼 期 : 深 睡 期 時 心 跳 最 慢 動 眼 期 : 由 於 交 感 神 經 活 性 上 升, 副 交 感 活 性 下 降 使 得 心 跳 間 斷 性 的 加 快 由 於 總 心 跳 數 下 降, 心 博 總 輸 出 量 下 降 睡 眠 時 的 心 律 不 整, 包 括 竇 性 停 止 (sinus pause), 房 室 傳 導 阻 滯 (AV block)
睡 眠 時 心 血 管 系 統 的 變 化 (2) 腦 血 流 以 及 脊 椎 血 流 : 在 非 動 眼 期 下 降 但 在 動 眼 期 上 升 結 論 : 腦 血 流 在 睡 眠 中 持 續 下 降 在 清 醒 前 降 到 最 低 冠 狀 動 脈 血 流 在 動 眼 期 的 相 期, 有 時 會 引 起 竇 性 心 博 加 速 而 造 成 血 流 增 加
睡 眠 時 內 分 泌 及 代 謝 系 統 的 變 化 (1) 促 皮 質 素 釋 放 因 子 (Corticotrophin): 在 早 晨 時 濃 度 最 高, 在 晚 上 及 睡 眠 初 期 最 低 睡 眠 片 段 以 及 從 睡 眠 驚 醒, 會 造 成 促 皮 質 素 釋 放 因 子 濃 度 上 升 生 長 激 素 (GH) 生 長 激 素 分 泌 與 睡 眠 及 生 理 節 律 週 期 密 切 相 關 睡 眠 發 生 時 生 長 激 素 增 加 生 長 激 素 的 量 與 慢 波 睡 眠 相 關 睡 眠 片 段 以 及 從 睡 眠 驚 醒 (awake) 會 抑 制 生 長 激 素 濃 度
睡 眠 時 內 分 泌 及 代 謝 系 統 的 變 化 (2) 甲 狀 腺 功 能 甲 促 素 (TSH) 的 分 泌 受 醒 睡 週 期 及 生 理 節 律 週 期 調 節 甲 促 素 在 白 天 時 血 中 濃 度 低, 在 晚 上 及 入 睡 前 會 越 來 越 高 葡 萄 糖 代 謝 睡 眠 時 腦 部 及 週 邊 血 糖 利 用 下 降 葡 萄 糖 耐 受 度 在 睡 眠 時 下 降, 尤 其 是 睡 眠 中 期 最 低, 之 後 在 睡 眠 後 半 期 會 恢 復, 最 主 要 是 因 為 胰 島 素 敏 感 度 恢 復