Actigraphy: nhạy với ngủ, kém với thức

Chương này hỏi: actigraphy, phép ước tính ngủ và thức từ cử động cổ tay, khớp với đa ký giấc ngủ (polysomnography, PSG) tới đâu, và lệch theo hướng nào? Kết luận nhất quán qua ba thập kỷ thuật toán là actigraphy nhận ra ngủ rất tốt nhưng nhận ra thức kém, vì nằm yên khi thức trông giống như ngủ. Hệ quả là actigraphy thường đánh giá cao tổng thời gian ngủ và đánh giá thấp thời gian thức, với độ lệch lớn hơn ở người có bệnh mạn tính. Độ lệch trung bình của cả nhóm có thể gần 0 trong khi sai số của từng người vẫn vượt một giờ. Hướng dẫn năm 2018 của Hoa Kỳ chấp nhận actigraphy cho một số chỉ định ở mức có điều kiện, và nói rõ nó không thay PSG.

Từ cử động cổ tay tới nhãn ngủ–thức#

Máy actigraph là một gia tốc kế đeo ở cổ tay, ghi mức cử động trong từng khoảng thời gian ngắn gọi là epoch. Một thuật toán đọc mức cử động của mỗi epoch và các epoch lân cận, rồi gán nhãn "ngủ" hoặc "thức". Actigraphy vì vậy không đo giấc ngủ trực tiếp như điện não; nó đo sự yên lặng của cơ thể và suy ra giấc ngủ. Mọi điểm mạnh và điểm yếu trong chương này đều xuất phát từ phép suy ra đó. Tổng quan ngắn về các phương pháp đo đã có ở Tập 7; chương này đi sâu vào số liệu thẩm định.

Thuật toán Cole–Kripke (1992) được xây dựng trên một nửa mẫu rồi kiểm tra tiến cứu trên nửa còn lại (Cole và cs., 1992). Nhóm tác giả tối ưu thuật toán trên 20 người và kiểm tra trên 21 người, tổng 41 người, gồm 18 người bình thường và 23 người có rối loạn giấc ngủ hoặc tâm thần. Actigraph cổ tay được đeo đồng thời với PSG qua đêm trong phòng thí nghiệm. Thuật toán cuối phân biệt ngủ và thức đúng khoảng 88% thời gian so với PSG.

Bài cũng báo tương quan với PSG: r = 0,82 cho phần trăm thời gian ngủ và r = 0,90 cho thời gian vào giấc (sleep onset latency, SOL). Chúng tôi chỉ đọc được tóm tắt của bài này. Tóm tắt không báo độ đặc hiệu với thức, và các hệ số tương quan không cho biết hai phép đo có cho cùng con số hay không.

Thuật toán Sadeh (1994) được thẩm định trên 36 người, gồm 20 người lớn và 16 vị thành niên (Sadeh và cs., 1994). Actigraph được đeo ở cả tay thuận và tay không thuận, đồng thời với PSG trong một đêm ở phòng thí nghiệm. Tỉ lệ đồng thuận chung với PSG là 91–93%. Tóm tắt ghi thêm một nhận xét sẽ lặp lại trong nhiều nghiên cứu về sau: đồng thuận khi chấm ngủ luôn cao hơn khi chấm thức.

Thuật toán hay ngưỡng phần mềm?#

Hai đời thuật toán cũ ấy vẫn được dùng. Một nghiên cứu năm 2025 so chúng với các thuật toán mới hơn. Dữ liệu lấy từ Nghiên cứu Đa sắc tộc về Xơ vữa động mạch (Multi-Ethnic Study of Atherosclerosis, MESA), một nghiên cứu cộng đồng (Panesar và cs., 2025). Mẫu có 1.440 người, tuổi 69,36 ± 8,97, đeo Philips Actiwatch đồng thời với PSG. Các thuật toán Cole–Kripke, Kripke 2010, Sadeh, thuật toán của Đại học California San Diego (UCSD) và ngưỡng Philips 20, 40, 80 cho độ chính xác gần như nhau, 0,78–0,80. Hệ số kappa của tất cả ở mức vừa, 0,4–0,6.

Cụ thể, Kripke 2010 và Cole–Kripke đạt 0,80; ngưỡng Philips đạt 0,80; 0,80 và 0,79 ở các ngưỡng 20, 40 và 80; UCSD và Sadeh đạt 0,78. Ở cấp epoch, lựa chọn thuật toán trong bộ dữ liệu này làm thay đổi kết quả rất ít.

Ngưỡng phần mềm lại có thể làm thay đổi độ lớn của độ lệch. Với thiết bị Actical, phần mềm Actiware có ba mức ngưỡng thức: thấp, trung bình và cao (Fuller và cs., 2017). Trong 67 đêm ghi đồng thời với PSG ở vận động viên thể thao đồng đội, ngưỡng trung bình cho độ lệch tổng thời gian ngủ (total sleep time, TST) nhỏ nhất, 8,5 phút. Ở ngưỡng này, hiệu quả giấc ngủ (sleep efficiency, SE) lệch 1,8% và thời gian thức sau khi đã ngủ (wake after sleep onset, WASO) lệch −4,1 phút. SOL lệch −9,5 phút ở mọi ngưỡng.

Sai số chuẩn ước lượng vào khoảng 25 phút cho TST và 21 phút cho WASO. Quần thể là vận động viên trẻ, khoẻ, và tóm tắt không báo độ nhạy hay độ đặc hiệu. Theo suy luận của chúng tôi SL, khi đọc một nghiên cứu actigraphy, tên thiết bị, phiên bản phần mềm và mức ngưỡng là thông tin cần thiết, không phải chi tiết kỹ thuật phụ.

Nhạy với ngủ, kém với thức: số liệu theo epoch#

Khi so từng epoch 30 giây với PSG, có ba chỉ số. Độ nhạy là tỉ lệ epoch PSG chấm "ngủ" mà actigraphy cũng chấm "ngủ". Độ đặc hiệu là tỉ lệ epoch PSG chấm "thức" mà actigraphy cũng chấm "thức". Độ chính xác là tỉ lệ mọi epoch được chấm đúng. Vì phần lớn thời gian trên giường là ngủ, độ chính xác bị kéo theo độ nhạy và che đi độ đặc hiệu thấp.

Nghiên cứu thẩm định lớn nhất theo epoch trong các nguồn chúng tôi thu thập gồm 232.849 epoch 30 giây (Marino và cs., 2013). Mẫu có 77 người, tuổi 35,0 ± 12,5, 30 nữ, ghi trung bình 3,2 đêm mỗi người. Mẫu gồm người trẻ và người cao tuổi, người khoẻ và người mất ngủ nguyên phát mạn tính, cả người làm đêm ngủ ban ngày. Actigraphy và PSG được ghi đồng thời trong phòng thí nghiệm, với 8,5 giờ trên giường trừ các đợt hạn chế ngủ.

Actigraphy cổ tay có độ nhạy với ngủ 0,965 và độ chính xác 0,863, nhưng độ đặc hiệu với thức chỉ 0,329. Nói cách khác, khoảng hai phần ba thời gian thức theo PSG bị actigraphy chấm là ngủ. Tóm tắt không nêu model actigraph và ngưỡng dùng.

Một tổng quan hệ thống gộp chỉ số theo epoch từ 49 nghiên cứu, 1.582 người (Conley và cs., 2019). Độ nhạy trung bình là 0,83, độ đặc hiệu 0,51 và độ chính xác 0,82. Đây là trung bình các chỉ số báo cáo trong nghiên cứu gốc, không phải phân tích gộp có trọng số đầy đủ. Tổng quan về hiện trạng khoa học năm 2024 của Hiệp hội Nghiên cứu Giấc ngủ (Sleep Research Society, SRS) tóm lại điều này. Với actigraphy truyền thống, khả năng phân loại đúng epoch thức ban đêm hiếm khi vượt 50% (de Zambotti và cs., 2024).

Bảng cho thấy mẫu hình nhất quán qua quần thể và thiết bị: độ nhạy từ 0,83 trở lên, độ đặc hiệu từ 0,329 tới 0,77. Theo suy luận của chúng tôi SL, một con số "độ chính xác trên 80%" của actigraphy chủ yếu phản ánh việc phần lớn đêm là ngủ, không phản ánh khả năng phát hiện thức.

Độ lệch thời lượng: TST, WASO, SOL và giới hạn đồng thuận#

Chỉ số theo epoch cộng lại thành các thông số mà nghiên cứu lâm sàng hay dùng: TST, SE, SOL và WASO. Phân tích gộp của Conley và cộng sự gồm 96 nghiên cứu, 4.134 người lớn, trong đó 64 nghiên cứu có trung bình và độ lệch chuẩn để gộp (Conley và cs., 2019). Hiệu số được tính bằng actigraphy trừ PSG, kèm khoảng tin cậy (KTC) 95%. Tác giả khai không có xung đột lợi ích; nghiên cứu được Viện Y tế Quốc gia Hoa Kỳ (National Institutes of Health, NIH) tài trợ.

Bốn con số đi cùng một hướng: actigraphy chấm thêm ngủ, bớt thức. KTC 95% của cả bốn không chạm 0. Phân tích gộp không có ước tính riêng theo thiết bị hay thuật toán.

Phân tích phân nhóm cho thấy độ lệch lớn hơn ở người có bệnh mạn tính. Ở 14 nghiên cứu trên 724 người bệnh mạn tính, TST lệch +22,42 phút (KTC 95% 11,92–32,91) và SE lệch +5,21 điểm % (1,41–9,00). Ở 29 nghiên cứu trên 762 người khoẻ, TST lệch +11,23 phút (−3,98 đến 26,44) và SE lệch +1,90% (−0,65 đến 4,44). Khoảng tin cậy ở người khoẻ chạm 0, và độ dị biệt rất cao, I² 0,80–0,87.

Nhóm tác giả kết luận các chênh lệch nằm trong ngưỡng "chấp nhận được về lâm sàng" theo tổng quan của Viện Hàn lâm Y học Giấc ngủ Hoa Kỳ (American Academy of Sleep Medicine, AASM). Chúng tôi chưa đọc được tổng quan đó để kiểm ngưỡng cụ thể (xem mục cuối).

WASO: sai lệch lớn dần khi đêm nhiều thức#

Trong nghiên cứu của Marino và cộng sự, WASO trung bình theo PSG là 49,1 phút mỗi đêm, theo actigraphy là 36,8 phút (Marino và cs., 2013). Phân tích Bland–Altman cho thấy sai lệch WASO không đáng kể khi WASO dưới 30 phút mỗi đêm, và lớn dần khi WASO trên 30 phút. Hướng ký hiệu chính xác cần kiểm toàn văn, nhưng ý nghĩa đọc được từ tóm tắt là: đêm càng nhiều thức, actigraphy càng bỏ sót thức. Đây là điều đáng lo nhất với người mất ngủ, nhóm có nhiều thời gian thức nhất.

Độ lệch trung bình gần 0, sai số từng người hơn một giờ#

Phương pháp Bland–Altman vẽ hiệu số của hai phép đo theo trung bình của chúng. Từ đó có độ lệch trung bình và giới hạn đồng thuận 95%, khoảng chứa phần lớn hiệu số của từng người. Độ lệch trung bình trả lời câu hỏi về nhóm; giới hạn đồng thuận trả lời câu hỏi về một người, một đêm.

Dữ liệu MESA cho ví dụ rõ nhất về khác biệt giữa hai câu hỏi (Panesar và cs., 2025). Với ngưỡng Philips 40, độ lệch TST trung bình chỉ 1,28 phút. Nhưng giới hạn đồng thuận 95% kéo từ −88,88 đến 91,44 phút. Với WASO ở ngưỡng 20, độ lệch trung bình là −3,98 phút, giới hạn đồng thuận từ −107,74 đến 99,77 phút.

Nói cách khác, một actigraph có thể đúng gần như tuyệt đối cho trung bình của 1.440 người mà vẫn sai khoảng một tiếng rưỡi ở một người trong một đêm. Hiện tượng này cũng gặp ở thiết bị đeo tiêu dùng (xem chương về thiết bị đeo và cảm biến không chạm). Đó cũng là lý do bài Giới hạn của phép đo phân biệt độ chính xác cấp nhóm với cấp cá nhân. Theo suy luận của chúng tôi SL, actigraphy phù hợp với câu hỏi về nhóm hoặc về xu hướng qua nhiều tuần hơn là với con số của một đêm đơn lẻ.

Quần thể khó: mất ngủ, người cao tuổi và trẻ em#

Người mất ngủ: tương đương PSG hay bỏ sót thức?#

Hai nghiên cứu nhỏ cho câu trả lời khác nhau. Ở 34 người mất ngủ nguyên phát mạn tính, tuổi trung bình 60,5, actigraphy được so với PSG trong bối cảnh một thử nghiệm can thiệp cho mất ngủ (Sivertsen và cs., 2006). Độ nhạy với ngủ là 95,2% nhưng độ đặc hiệu chỉ 36,3%, độ chính xác 83,1%. Actigraphy đánh giá thấp thời gian thức và SOL, đánh giá cao TST và SE. Độ chính xác của actigraphy phụ thuộc vào SE đo bằng PSG: đêm càng ít ngủ, actigraphy càng kém.

Nghiên cứu này còn cho một hệ quả quan trọng với nghiên cứu can thiệp. Actigraphy chỉ ghi nhận được một phần hiệu quả của can thiệp lên thời gian thức và SOL. Nó không phát hiện được thay đổi có ý nghĩa ở SE mà PSG ghi nhận. Một thử nghiệm dùng actigraphy làm thước đo chính có thể bỏ sót một thay đổi thật.

Ngược lại, nghiên cứu thứ hai gồm 21 người trẻ mất ngủ mạn tính, tuổi 19,90 ± 2,19, 13 nữ. Ở nhóm này, actigraphy không khác có ý nghĩa với PSG lưu động về SOL, WASO, TST và SE trong một đêm (Williams và cs., 2020). Tương quan dao động r = 0,45–0,87. Độ lệch Bland–Altman là 1,52 cho SOL; 7,95 cho WASO; −8,60 cho TST và −1,38 cho SE. Tóm tắt không nêu model actigraph và không cho giới hạn đồng thuận.

Nguyên nhân khả dĩ của chênh lệch giữa hai nghiên cứu là tuổi, vì người cao tuổi có thể nằm yên khi thức nhiều hơn. SE nền của nhóm cao tuổi cũng thấp hơn. Cả hai nghiên cứu đều nhỏ và chỉ đo một đêm, nên thiếu sức mạnh thống kê để phát hiện khác biệt; thiết bị và thuật toán cũng khác nhau. "Không khác có ý nghĩa" ở 21 người không đồng nghĩa với đồng thuận tốt.

Một chi tiết làm bức tranh phức tạp hơn. Theo tóm tắt nghiên cứu của Marino, giới, tình trạng mất ngủ và ngủ ngày hay đêm chỉ làm các chỉ số theo epoch thay đổi dưới 0,04 (Marino và cs., 2013). Theo suy luận của chúng tôi SL, điều này hợp với ý rằng yếu tố quyết định là lượng thức thực tế trong đêm đo, hơn là nhãn chẩn đoán của người được đo.

Trẻ em: chiều sai lệch WASO đảo ngược#

Ở 115 trẻ 3–18 tuổi (59 nữ, tuổi trung bình 8,8), hai actigraph được so với PSG lâm sàng trong một đêm (Meltzer và cs., 2012). Đó là AMI Motionlogger và Philips Respironics Actiwatch-2, hai thiết bị mới tại thời điểm nghiên cứu. Độ nhạy là 0,89–0,97, độ đặc hiệu 0,54–0,77 và độ chính xác 0,87–0,90.

Khác với người lớn, cả hai thiết bị đều đánh giá cao WASO có ý nghĩa ở trẻ em. Thiết bị AMI còn đánh giá thấp TST có ý nghĩa. Mức đồng thuận thay đổi theo thuật toán của AMI, mức nhạy cài đặt trên Actiwatch, nhóm tuổi và việc trẻ có hay không có rối loạn hô hấp khi ngủ. Hai hãng đồng thuận kém với nhau, và nhóm tác giả khuyên không so trực tiếp kết quả giữa các hãng.

Ở người lớn, actigraphy thường đánh giá thấp WASO, như phân tích gộp của Conley và nghiên cứu của Marino cho thấy. Ở trẻ em trong nghiên cứu của Meltzer, chiều lại ngược lại. Nguyên nhân khả dĩ là trẻ cử động nhiều khi ngủ nên bị chấm là thức, cộng với khác biệt cài đặt độ nhạy và thuật toán. Vì vậy không thể dùng một "hệ số hiệu chỉnh" chung cho mọi lứa tuổi.

Hướng dẫn AASM 2018: chấp nhận có điều kiện#

Hướng dẫn thực hành lâm sàng năm 2018 của AASM về actigraphy dựa trên tổng quan hệ thống và phân tích gộp (Smith và cs., 2018). Chất lượng bằng chứng được xếp theo hệ thống GRADE (Grading of Recommendations Assessment, Development and Evaluation). Hướng dẫn do AASM tài trợ; 2 tác giả là nhân viên AASM và 2 tác giả trong Hội đồng quản trị AASM. Hướng dẫn đưa ra 7 khuyến nghị có điều kiện (conditional) ủng hộ dùng actigraphy và 1 khuyến nghị mạnh (strong) phản đối một cách dùng. Các khuyến nghị được thuật lại dưới đây đúng như hướng dẫn viết TC.

Mức "rất thấp" của khuyến nghị cho người lớn có rối loạn nhịp sinh học thức–ngủ là do cỡ mẫu nhỏ và thiếu chính xác. Khuyến nghị mạnh phản đối dùng actigraphy thay điện cơ (electromyography, EMG) để chẩn đoán rối loạn cử động chi chu kỳ dựa trên bằng chứng mức trung bình. Chữ "suggest" trong hướng dẫn tương ứng mức có điều kiện theo GRADE, không phải khuyến nghị mạnh.

Hai khuyến nghị cần thêm ngữ cảnh. Với nghiệm pháp đo độ trễ giấc ngủ nhiều lần (multiple sleep latency test, MSLT), actigraphy chỉ dùng để theo dõi thời gian ngủ những ngày trước đó. Hướng dẫn nhấn mạnh nó không thay PSG đêm trước MSLT. Với thiết bị đo ngưng thở tại nhà (home sleep apnea test, HSAT), actigraphy được ghép vào để ước tính TST, khi không có phép đo khách quan nào khác về thời gian ngủ. Lý do là HSAT thường tính chỉ số trên thời gian ghi chứ không trên thời gian ngủ thật (xem chương về đo ngưng thở tại nhà).

Hướng dẫn còn nêu ba giới hạn. Actigraphy cho thông tin khác biệt đáng kể so với nhật ký giấc ngủ. Nó không thay PSG phòng thí nghiệm khi có chỉ định. Không có điện não (electroencephalography, EEG), actigraphy không đánh giá được vi thức tỉnh (arousal).

Tổng quan hệ thống đi kèm hướng dẫn gồm 81 nghiên cứu, tất cả có dữ liệu phân tích được (Smith và cs., 2018). Theo tóm tắt, actigraphy cho dữ liệu khách quan nhất quán, thường khác với nhật ký tự ghi, và không đo tin cậy được cử động chi chu kỳ. Theo suy luận của chúng tôi SL, việc actigraphy khác nhật ký không cho biết bên nào đúng; khoảng lệch giữa cảm nhận và số đo được bàn ở một chương sau của tập.

Theo suy luận của chúng tôi SL, đặt cạnh số liệu thẩm định, mức "có điều kiện" là phù hợp. Actigraphy ghi được nhiều tuần liên tục trong đời sống thường ngày, điều PSG không làm được. Nhưng nó bỏ sót phần lớn thời gian thức yên lặng, nên mọi thông số về thức cần được đọc kèm chiều lệch đã biết.

Điều chưa biết#

• Chúng tôi chưa đọc được toàn văn tổng quan hệ thống đi kèm hướng dẫn AASM 2018. Vì vậy chương này chưa có độ lệch gộp TST, SOL, WASO và SE theo tổng quan đó, so với PSG và so với nhật ký. Ngưỡng "ý nghĩa lâm sàng" AASM dùng cũng chưa kiểm được.
• Nhiều nghiên cứu thẩm định chỉ được đọc qua tóm tắt, không nêu model actigraph, ngưỡng và giới hạn đồng thuận. Phân tích gộp của Conley và cộng sự không có ước tính theo thiết bị hay thuật toán.
• Hướng ký hiệu của sai lệch WASO trong nghiên cứu của Marino và cộng sự cần kiểm lại bằng toàn văn.
• Chúng tôi chưa tìm được nghiên cứu thẩm định actigraphy nào thực hiện ở Việt Nam. Dữ liệu châu Á tìm được cho nhánh thiết bị đeo chủ yếu đến từ Hàn Quốc, Nhật Bản và Singapore, và chủ yếu về thiết bị tiêu dùng.
• Dữ liệu actigraphy ở trẻ nhũ nhi chưa được thu thập trong tập này.