基于Meta分析的睡眠环境照明策略研究_邵戎镝.pdf

2023 年 2 月第 34 卷第 1 期照明工程学报ZHAOMING GONGCHENG XUEBAOFeb2023Vol.34No.1基于 Meta 分析的睡眠环境照明策略研究邵戎镝1，曹亦潇1，郝洛西1，2(1.同济大学建筑与城市规划学院，上海200092;2.高密度人居环境生态与节能教育部重点实验室，上海200092)摘要:睡眠环境中的光线与睡眠健康紧密相关。本文采用循证研究的荟萃分析(Meta 分析)手段，分析了强光刺激、高色温光照、蓝光限制照明等不同强度、光谱特征的光刺激，在不同作用时间对褪黑激素暗光下分泌起始时间(DLMO)、睡眠效率与入睡潜伏期的影响。结果显示，无论昼夜节律、睡眠质量均受到光照非视觉生理效应的调节，但不同光照参数对昼夜节律和睡眠质量的调节效应有显著差别。总体上看，时间参数在决定昼夜节律、质量方面均起到重要作用;其次，昼夜节律指标变化呈光照强度依赖，但未发现睡眠质量指标变化与光照强度之间的明显相关性;睡眠期间极低强度光照持续作用，也将造成严重的睡眠质量破坏;此外，全天性的光环境设计更有助于改善睡眠健康。最后，在荟萃分析证据集成的基础上，本文根据“睡眠觉醒”双过程理论，从昼夜节律和睡眠稳态两个方面，就如何通过室内照明支持睡眠健康，提供了策略建议。关键词:睡眠环境;Meta 分析;照明策略;DLMO;睡眠效率中图分类号:TU113.66文献标识码:ADOI:10.3969/j.issn.1004-440X.2023.01.010基金项目:上海市 2020 年度“科技创新行动计划”社会发展科技攻关项目“南极科考智能人因健康支持系统研究”(项目编号:20dz1207200);中央高校基本科研业务费专项资金通信作者:郝洛西，E-mail:haoluoxi A Meta-analysis Study on Lighting Strategies for Sleep EnvironmentSHAO ongdi1，CAO Yixiao1，HAO Luoxi1，2(1.College of Architecture and Urban Planning，Tongji University，Shanghai200092，China;2.Key Laboratory of Ecology and Energy-saving Study of Dense Habitat，Ministry of Education，Shanghai200092，China)Abstract:Light in the sleep environment is intimately related to sleep health This paper，conducted aseries of Meta-analysis to investigate the effects of five different types of light stimuli on six sleep andcircadian rhythm indicators，including dim light melatonin onset(DLMO)，sleep efficiency，and sleeplatency period etc These stimuli included bright light stimulation，blue-enriched light，and blue lightrestricted lighting etc The findings indicated that non-visual physiological effects of light had an impact onsleep duration and quality;nevertheless，there were substantial disparities in how light environmentalelements affected these circadian rhythm and sleep factors In general，circadian rhythm and sleep qualitywere highly correlated with light duration parameters;changes in circadian rhythm indicators were lightintensity-dependent，but no significant relationship was found between changes in sleep quality indicatorsand light intensity，and continued exposure to light during sleep，even at low light intensities，would alsoresult in poor sleep quality;furthermore，a light environment design throughout the day was more beneficialto the circadian rhythm Finally，based on the findings of the Meta-analysis，this research offers guidelinesand recommendations for improving indoor illumination to support sleep health in terms of both circadianrhythm and sleep homeostasisKey words:sleep environment;Meta analysis;lighting strategies;DLMO;sleep efficiency第 34 卷第 1 期邵戎镝等:基于 Meta 分析的睡眠环境照明策略研究57引言根据双过程模型经典理论，睡眠觉醒的发生与维持受昼夜节律和机体内稳态的共同控制1。昼夜节律支配人体生理活动的 24 h 时序振荡，在睡眠时相与周期调整方面起主要作用2，3。内在光敏视网膜神经节细胞(ipGC)编码环境光信号，并将编码光信息投射到昼夜节律起搏器视交叉上核(SCN)，驱动人体昼夜节律的相位重置，从而使光环境作为授时因子(zeitgebers)对睡眠进行间接调节4-6。此外，光照还存在独立于昼夜节律系统、直接影响睡眠的神经途径(图 1)。Szalontai 等7 实验发现，相比暴露于 12 h 周期光暗循环的实验鼠，暴露于 1 h 短周期光暗循环的实验鼠慢波睡眠(SW)和快速眼动睡眠(EM)增强。SWS 活动水平反应睡眠量需求，几乎不受昼夜节律变化影响，是机体睡眠稳态调节的标志8。这一结果验证了光环境和睡眠稳态调节之间的联系。昼夜节律与内稳态两个过程既独立地发挥睡眠调节作用，也以叠加或者更复杂的相互作用形式影响睡眠变量9，但由于两个过程间相互作用机理尚缺少透彻的阐释。同时，光对睡眠稳态的调节过程还未能像昼夜节律环境同步机制一样获得明确解析，因此能够预测昼夜节律相位重置光响应的视黑素等效日光照度(Melanopic EDI)、视黑素等效照度(EML)或昼夜节律刺激值(CS)是否可以预测睡眠指标的变化现在还无法确定。目前获知光照对于睡眠神经行为的调节效应，还依赖于实验观察。本文借助 Meta 分析的方法对多项相关实验结果进行量化整合，弥补单项小样本量研究结果不稳定的缺陷，定性解答:(1)环境光照对于睡眠时间、数量、质量参量的主要调节因素;(2)光照强度、光谱特征以及光照作用时间对于不同睡眠变量作用的效应大小。从而形成相对可靠的循证依据，建立睡眠光环境的健康设计策略。图 1光照调节昼夜节律、睡眠稳态的直接、间接多条神经通路示意Fig.1Schematic representation of the direct and indirect multiple neural pathways by which light regulates circadian rhythm and sleep homeostasis1Meta 分析资料与方法本文为针对睡眠环境照明参数及策略的基础性研究，以常规作息、健康成年人为研究对象。Meta分析流程总体遵循 PISMA 指南，但在本文研究中，Meta 分析作为光照调节因素效应大小的比较工具，并非为了得出关联效应结论，因此未在相关平台对Meta 分析进行注册。先验研究表明，利用不同光照干预手段，采用不同特性光照刺激(光强度、光58照明工程学报2023 年 2 月谱、作用时间差异)导致睡眠变量的变化方向和强度产生高度差异性，研究间异质性过大，不适宜做效应合并，是以本文根据光照形式和作用时间将纳入文献进行分组，直接通过亚组分析比较光照因素对睡眠的影响程度。1.1文献检索策略分析文献于“Web of Science”、“PubMed”、“TheCochrane Library”以及“Embase”4 个数据库中检索。检索时限为 1980 年 1 月至 2022 年 6 月。检索词采用光照主题词、睡眠主题词与自由词组合形式。光照检索主题词为“光 Light*(星号为通配符，用于检索关键词的变化形式)”、“光照 Lighting”、“光暴露 Light exposure”、“光疗法 Light Therapy”、“强光Bright Light”、“色温 Color Temperature”、“光照强度LightIntensity”、“光 谱Spectrum”、“波 长Wavelength”;睡眠检索主题词为“褪黑激素暗光下分泌起始时间 DLMO”、“睡眠 Sleep*”、“睡眠质量Sleep Quality”、“昼夜节律 Circadian hythm”、“睡眠觉醒 Sleep-Wake”。1.2文献纳入及排除标准文献筛选从研究类型、研究对象、光照干预措施三个方面考虑，纳入标准为:(1)随机对照实验研究包括自身对照的被试内研究;(2)光照干预手段为可见光;(3)研究对象为无睡眠障碍、无基础疾病的健康人群;(4)研究对象年龄在 18 65 岁之间;(5)研究对象为非轮班、非跨时区旅行的正常作息人群;(6)光照为独立采用的干预手段;(7)中文或英文文献。排除标准为:(1)研究不符合纳入标准;(2)动物实验或离体细胞实验;(3)自然光或视频终端的屏幕发光研究;(4)实验流程中涉及睡眠限制或者睡眠剥夺;(5)不同的研究但使用了重复的受试者数据。1.3文献信息提取文献提取的信息包括(1)纳入研究基本特征:第一作者、研究发表年份、发表地区;(2)研究对象特征:年龄、性别;(3)光照干预措施特征:光照强度、光谱构成、干预时间、干预时长、干预形式。结局指标提取褪黑激素暗光下分泌起始时间DLMO 以分析光照引起的睡眠时间相位变化，提取睡眠效率、睡眠潜伏期两项指标评价光照对睡眠质量的影响。1.4纳入文献质量评价三名研究人员分别进行文献检索和选取，并使用 Cochrane 风险评估工具独立对纳入文献质量进行评价，评价内容主要为:受试者随机分配情况、盲法运用情况、分配方案是否隐藏、结果数据完整性、是否有选择性结果报告以及发生偏倚的风险。1.5统计学分析方法Meta 分析使用的统计软件为 evMan 5.3。因所有纳入研究报告的结局指标均为连续变量，选择加权均数差(Weighted Mean Difference，WMD)作为效应尺度指标。效应统计结果以均数差和 95%置信区间表示。研究间异质性使用 Cochran Q 检验 I2统计量度量。效应量合并模型根据研究间异质性大小选定。对于纳入文献多于 10 篇的结局指标，研究使用漏斗图方式评价发表偏倚的存在情况。2Meta 分析结果2.1文献检索结果及纳入研究特征文