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2007秋「展望」第五場 郭博昭教授〈追夢計畫—談資訊工程在睡眠醫學的應用〉

2007年12月7日

追夢計畫—談資訊工程在睡眠醫學的應用

郭博昭 教授
陽明大學腦科學研究所

        生理醫學與資訊工程原本是完全不同的領域。生理醫學所專注的是心跳、血壓、呼吸等各類的生理訊號與其蘊含的意義,而資訊工程所擅長的是資料的收集、分析、與輸出等技術。傳統上生理訊號都是藉由研究人員的眼跟手進行分析與判讀,由於各類電腦軟硬體的持續普及,今日之生理訊號分析已完全數位化,並藉由資訊工程提供之技術進行分析。在分析的過程中又能夠持續不斷導入新的演算法,而這些演算方法又緣自於新的數學和物理學理論,生理醫學與資訊工程於是成為緊密的盟友,共同提供給吾人更細緻而正確的身體資訊。

        睡眠研究是一種集各種生理訊號大成之整合型研究。自從1950年代人們已能在受測者的身上接上各種的電極測量腦波、眼動波、肌電波、心電波、胸圍周徑與血氧濃度等各類的生理訊號進行綜合診斷。1968年Rechtschaffen和Kales二位學者在美國國家衛生研究院的報告中將睡眠分析的方法完整定義,而這個標準也成為40年來睡眠研究的主要依據。從1990年後以電腦輔助睡眠分析的例子逐漸增加,而成熟的電腦分析系統也逐漸在市面上出現。2000以後,隨著軟硬體功能的進步,電腦分析成為睡眠研究的主要分析工具。由於睡眠的複雜與生理訊號之不確定性,直至今日,一套能夠令研究人員,尤其是醫師滿意的全自動電腦睡眠分析系統仍未出現。

        我們實驗室從2000年投入睡眠研究,為了能夠精確取得各類的生理訊號,我們首先進行生理感測器與放大器的設計與製造,其中包括線路設計與微控制器的韌體設計。在生理訊號順利取得之後,我們進一步開發相關的分析軟體與演算法,將各種生理訊號進行整合的分析。在2002年,我們發現安眠的時侯睡眠深度和交感神經活性呈現負相關(相反的關係),因為交感神經是造成血壓上升的主要神經系統,因此我們的結果也讓睡眠深度和循環系統連上關係。之後我們以動物為實驗對象,探討高血壓的致病機轉,我們發現高血壓的大鼠表現出相當明顯的自律神經失調,但是這個現象必須在睡眠的時侯才呈現出來,而在清醒的時侯並不明顯。我們的資料也再次提醒了睡眠研究的重要性,很多疾病在睡眠的時侯的確比較容易產生。

        睡眠醫學是臨床醫學之重大挑戰,藉由不斷增長之硬體與軟體技術,吾人對睡眠的了解可以達到前所未有的境界。對於奧妙的人體功能,也因醫學資訊的進展而更加的理解。

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