本文探討了在心理壓力狀態下,人體生理系統的變化反應,為心理壓力評估研究提供了理論支持。針對目前用于心理壓力評估的兩種方法——調查問卷法和生理參數評估法各自的特點,綜述了兩種評估方法的主要研究內容和應用現狀,進而展望了心理壓力評估工作的未來發展趨勢。希望通過此項工作,為心理壓力評估研究提供支持與幫助。
引用本文： 李昕, 楊亞丹, 侯永捷, 陳澤濤. 心理壓力評估方法及應用. 生物醫學工程學雜志, 2015, 32(4): 929-932. doi: 10.7507/1001-5515.20150166 復制
引言
隨著現代生活節奏加快，人們面臨的各種壓力越來越大。適當的心理壓力能夠增強人們的工作效率，但是長期、慢性的心理壓力會對人們的生活造成不良影響，甚至威脅人們的身心健康。如何準確地評估人們的心理壓力狀態，尤其是如何準確評估心理壓力下的內在反應，適當地調節和控制心理壓力已成為現在研究的熱點[1]。
1 心理壓力引起生理系統變化機制
人體對心理壓力的生理反應分為三步：神經軸、神經內分泌軸和內分泌軸[2]。神經系統的應激反應是最快、最直接的。當刺激源出現時，伴隨著復雜大腦皮質和邊緣的整合，神經沖動傳至下丘腦，交感神經進行分解代謝，具有強化作用，副交感神經進行合成代謝，具有保營養作用[3]。同時，肌肉神經也會產生活動，但是長時間的壓力刺激，會導致神經肌肉功能障礙，并且交感神經的終樹突能力有限，所以就需要神經內分泌“或戰或逃”反應軸進行調節。
在面對各種各樣的變化時，人體的生理系統在其承受范圍之內保持平衡狀態。“或戰或逃”反應被激發時，神經沖動繼續傳輸通過胸部脊髓，在腹部神經元會聚，然后，神經支配腎上腺髓質，分泌去甲腎上腺素和腎上腺素，導致血壓、心率、呼吸率等發生變化。此時，人體內的生理平衡狀態已經發生變化，身體的一些器官分泌激素來調節生理系統的平衡狀態，如：胰腺分泌胰高血糖素來提高血液中葡萄糖的循環水平，腦垂體釋放催乳激素，抑制生殖系統以及加壓素和抗利尿激素等[4]。
神經系統參與的調節都是幾分鐘甚至幾秒內的，當人們長期處于壓力狀態時，就需要內分泌軸來調節身體的活動。此時，神經沖動已經傳至下丘腦正中隆起，促使其釋放各種釋放因子到下丘腦垂體門脈系統，垂體前葉釋放促腎上腺皮質激素、生長激素、促甲狀腺激素到循環系統，促使其目標器官分泌相應的激素，調節身體各項活動[5]。
人們在壓力狀態下的生理變化是相似的，Selye[6]稱這種相似性為普遍性適應綜合征。壓力反應狀態分為三個階段：警覺期、抵抗期和衰竭期。在刺激源出現時，人體電阻下降，然后迅速上升，到某一值時出現平穩狀態，最后下降至衰竭狀態。當相同刺激源再次出現時，人體的電阻變化比第一次要小，而且很快進入衰竭期，說明人體對刺激源產生了適應性。當不同的刺激源出現時，人體電阻沒有較大的變化，并且人體分泌不同的激素來對身體活動進行調節，所以，人體對于不同的壓力刺激，反應模式是有差異的。但是不同個體對于壓力的反應也存在著個體差異，這也是目前影響心理壓力評估效果的主要因素之一。
2 心理壓力評估
目前，心理壓力評估常用的有基于心理問卷的壓力評估與基于生理參數的壓力評估兩大類：基于調查問卷的心理壓力評估，結果容易量化并且便于統計分析。但是也存在一定的缺點，如：問卷設計沒有統一標準，存在主觀因素，調查結果的質量得不到保證。基于生理參數評估心理壓力狀態，主體的不適感最小，評估結果更加準確、客觀，是目前公認的較好的心理壓力評估方法[7]。
2.1 問卷評估
在臨床實踐、精神病學和心理學研究中，經常采用調查問卷的形式來評估壓力，主要包括：知覺壓力量表(Perceived Stress Scale,PSS)、壓力反應問卷(Stress Response Inventory,SRI)、生活事件解決問卷(Life Event and Coping Inventory,LECI)。PSS和SRI的研究對象是成年人。PSS是通過調查前一個月發生的事件，來量化人們面對不可預知的事件的壓力程度；SRI是通過對7個情緒狀態(張力、侵略、憤怒、軀體化、抑郁、疲勞、挫折)來評估人們的心理壓力狀態。LECI是評估兒童在解決生活事件中的壓力程度。
Tsai等[8]利用PSS對臺灣老年人的抑郁狀況進行調查研究，證實了知覺健康壓力對老年人的抑郁癥有很大的影響，與工作相關的壓力對老年抑郁癥沒有影響。Koh等[9]證明了SRI在壓力研究方面的有效性和可靠性，并證實了抑郁癥患者的壓力等級明顯高于焦慮和身心失調的人。Dise-Lewis[10]運用LECI對681名12~14歲孩子們的生活壓力經歷和解決行為能力進行評估，證實了LECI的有效性，并指出壓力事件容易導致注意力分散。
陳亮輝[11]運用中文版知覺壓力量表、中文版健康問卷、應對方式問卷等對長沙某綜合性高校醫學類研究生進行無記名問卷調查，得出壓力的主要來源為：學習壓力、就業壓力、經濟壓力。非獨生子女的知覺壓力高于獨生子女，碩士研究生的知覺壓力大于博士研究生。江紅艷等[12]研究了“蟻族”群體知覺壓力與主觀幸福感的關系。“蟻族”群體知覺壓力與生活滿意度、積極情感呈顯著負相關,與消極情感呈顯著正相關。希望與生活滿意度、積極情感呈顯著正相關,與消極情感呈顯著負相關。楊[13]通過PSS、工作倦怠調查表等對河南省職業病防治研究所放射性工作人員進行自填調查問卷分析，并且建立了放射工作人員身心健康影響因素的結構方程模型。
2.2 生理參數評估
當人們受到心理壓力困擾時，人體的生理平衡狀態發生改變，人體電阻也發生相應的變化，將直接導致人體的各項生理參數發生變化，因此用生理參數的變化來評估壓力程度正越來越被該領域學者所認可。
2.2.1 腦電
正常人在沒有壓力的情況下，交感神經和副交感神經的調節機制處于一種平衡狀態。當受到考試、工作、經濟等因素產生的心理壓力時，應激反應被激活，相應的大腦活動模式隨即產生。
腦電(electroencephalogram,EEG)信號是大腦活動時自身微弱的生物電信號，具有豐富的情感壓力信息，基于EEG信號能有效地實現心理壓力的評估。Hosseini等[14]運用多元多尺度熵分析理論對EEG數據進行數據層融合，然后分類評估心理壓力狀態。Seo等[15]運用皮爾森系數來統計計算EEG、心電(electrocardiogram,ECG)、唾液皮質醇和SRI數據間的相關度，得到心率變異性和唾液皮質醇間有明顯的關聯；閉眼狀態時，前額EEG信號beta波的高功率與心率變異性和唾液皮質醇間有明顯的相關性。
趙文[16]以7個智障兒童母親為壓力組，4個同齡正常兒童母親作為參照組，測量其EEG信號，提出了一種基于數據挖掘的結合EEG和用戶自評量表的方法來評估心理壓力。李昕等[17]提出一種基于KC復雜度、小波熵與近似熵相結合的壓力EEG情感特征提取方法。Peng等[18]采集Fp1、Fp2、Fpz區域的EEG信號，分析得出高壓人群大腦Fp1、Fp2、Fpz區域的EEG信號的C0、LZC、D2非線性特征比正常人群高，但是L1、RE特征較低；壓力人群的左前額功率較大。
2.2.2 心電和心率變異性
壓力誘發自主神經功能的變化，促使人體心率加快，血壓升高，呼吸加快。ECG信號是心臟的興奮和傳導表現出的一定范圍內的周期規律，心臟細胞的電生理除極化和復極化促成心臟正常工作[19]。處于壓力狀態下，心臟興奮度增強。
心率變異性指逐次心動周期之間時間的微小變化，心率變異性大小實質上反映的是神經體液對竇房結的調節作用，也就是反映自主神經系統交感神經活性與迷走神經活性及其平衡協調的關系。人體在壓力狀態下，交感神經活性增加，心率變異性降低，容易引發心臟疾病。較大的心理壓力會導致心率變異性降低[20]。Luna等[21]對心理壓力狀態下的短期ECG信號進行心率變異性和消除趨勢波動分析，從而達到評估心理壓力狀態下心臟的反應程度的目的。許多研究已經將心率變異性作為測量心理壓力導致自主神經異常的一項指標。
2.2.3 肌電
表面肌電信號是肌肉收縮時伴隨的電信號，是在體表無創檢測肌肉活動的重要方法。心理壓力過大會導致持續的肌肉緊張和骨骼肌的顫栗，肌電信號波動較為明顯。Wijsman等[22]利用無線系統檢測人體在三種不同壓力狀態下斜方肌的肌電信號，證明了運用肌電信號能很好地評估人體的壓力狀態。Rissén等[23]對超市里肩周肌肉疾病發病率達60%~70%的職員進行調查，發現表面肌電活動與人們的消極情緒壓力密切相關。長期心理壓力狀態下，表面肌電信號能夠很好地反映肩部的疼痛狀態，用來檢測肩周炎等肌肉類疾病。
2.2.4 呼吸頻率
呼吸頻率是指每分鐘呼吸的次數。呼吸頻率與人的年齡、性別、生理狀態相關。有呼吸肌疾病的患者，呼吸淺快；正常人在劇烈運動時，呼吸深快。當情緒激動或心理壓力過大時，也會出現呼吸深快、機體供氧量增加來提高肺部氣體交換。德國Augsburg大學采用“俄羅斯方塊”游戲作為壓力刺激方式，采集一名參與者的129組呼吸和肌電信號，使用LDA和Fisher判別分析進行壓力評估，正確識別率達80%以上，并建立了壓力情感數據庫http://emotion-research. net/[
2.2.5 多生理參數研究
生理參數融合實現心理壓力評估是基于生理參數評估壓力的一項發展趨勢。Karthikeyan等[25]利用彩色卡片、公開演講、做游戲等6種刺激源測量人體的ECG、EEG、皮膚電、血壓等多種生理參數，并證明了融合這些生理參數能更加有效地評估壓力狀態。Healey等[26]通過持續記錄通往波士頓市中心固定路段上行駛的汽車司機的ECG、肌電圖、皮膚電導和呼吸4種生理信號，采用線性判別分析，進行三層壓力評估，準確率達到97%以上，并且證明了ECG和皮膚電阻相比肌電圖和呼吸能更有效地反映司機的心理壓力狀態。Gostin等[27]采集EEG、ECG兩種生理信號，證實了心率變異性和EEG信號的形態學變異性能很好地檢測心理壓力狀態。
3 心理壓力評估系統
Svetoslav等[28]研發的心理壓力評估系統根據心率變異性分析原理，通過分析交感和副交感神經對心臟的調控作用，自動測量自主神經系統的活性，反映交感神經和副交感神經的平衡性，并根據心率變異性的相關因素，評估和分析受測者的身體和精神壓力負荷及功能年齡，評估在壓力狀況下的心血管功能狀況。該系統通過特殊的呼吸技術和視覺反饋來進行減壓訓練，緩解壓力。Gaggioli等[29]設計了一種用于評估壓力狀態的簡單便攜無線裝置，該裝置采用的是基于人工神經網絡和模糊邏輯理論的自回歸模型，通過分析心電信號及主體動作特征來自動識別壓力狀態。深圳健康鼠科技有限公司申請的壓力評估系統及舒緩壓力控制系統，通過檢測R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，判斷受試者的壓力狀況[30]。
4 發展趨勢
心理壓力評估方法研究對于人們的健康、生活、工作，有著重大的意義。目前對心理壓力的評估研究已經取得了很大的進展，還有很多工作需要進一步開展：問卷評估與生理參數評估相結合，將會更加全面、準確地評估心理壓力;多生理參數融合來實現心理壓力評估，能取得更好的評估效果;對心理壓力狀態進行分級評估，將會更好地幫助人們調節和控制心理壓力；實際環境下心理壓力評估能保證現實生活中壓力評估的準確性與有效性，將是一個有意義的研究課題。
引言
隨著現代生活節奏加快，人們面臨的各種壓力越來越大。適當的心理壓力能夠增強人們的工作效率，但是長期、慢性的心理壓力會對人們的生活造成不良影響，甚至威脅人們的身心健康。如何準確地評估人們的心理壓力狀態，尤其是如何準確評估心理壓力下的內在反應，適當地調節和控制心理壓力已成為現在研究的熱點[1]。
1 心理壓力引起生理系統變化機制
人體對心理壓力的生理反應分為三步：神經軸、神經內分泌軸和內分泌軸[2]。神經系統的應激反應是最快、最直接的。當刺激源出現時，伴隨著復雜大腦皮質和邊緣的整合，神經沖動傳至下丘腦，交感神經進行分解代謝，具有強化作用，副交感神經進行合成代謝，具有保營養作用[3]。同時，肌肉神經也會產生活動，但是長時間的壓力刺激，會導致神經肌肉功能障礙，并且交感神經的終樹突能力有限，所以就需要神經內分泌“或戰或逃”反應軸進行調節。
在面對各種各樣的變化時，人體的生理系統在其承受范圍之內保持平衡狀態。“或戰或逃”反應被激發時，神經沖動繼續傳輸通過胸部脊髓，在腹部神經元會聚，然后，神經支配腎上腺髓質，分泌去甲腎上腺素和腎上腺素，導致血壓、心率、呼吸率等發生變化。此時，人體內的生理平衡狀態已經發生變化，身體的一些器官分泌激素來調節生理系統的平衡狀態，如：胰腺分泌胰高血糖素來提高血液中葡萄糖的循環水平，腦垂體釋放催乳激素，抑制生殖系統以及加壓素和抗利尿激素等[4]。
神經系統參與的調節都是幾分鐘甚至幾秒內的，當人們長期處于壓力狀態時，就需要內分泌軸來調節身體的活動。此時，神經沖動已經傳至下丘腦正中隆起，促使其釋放各種釋放因子到下丘腦垂體門脈系統，垂體前葉釋放促腎上腺皮質激素、生長激素、促甲狀腺激素到循環系統，促使其目標器官分泌相應的激素，調節身體各項活動[5]。
人們在壓力狀態下的生理變化是相似的，Selye[6]稱這種相似性為普遍性適應綜合征。壓力反應狀態分為三個階段：警覺期、抵抗期和衰竭期。在刺激源出現時，人體電阻下降，然后迅速上升，到某一值時出現平穩狀態，最后下降至衰竭狀態。當相同刺激源再次出現時，人體的電阻變化比第一次要小，而且很快進入衰竭期，說明人體對刺激源產生了適應性。當不同的刺激源出現時，人體電阻沒有較大的變化，并且人體分泌不同的激素來對身體活動進行調節，所以，人體對于不同的壓力刺激，反應模式是有差異的。但是不同個體對于壓力的反應也存在著個體差異，這也是目前影響心理壓力評估效果的主要因素之一。
2 心理壓力評估
目前，心理壓力評估常用的有基于心理問卷的壓力評估與基于生理參數的壓力評估兩大類：基于調查問卷的心理壓力評估，結果容易量化并且便于統計分析。但是也存在一定的缺點，如：問卷設計沒有統一標準，存在主觀因素，調查結果的質量得不到保證。基于生理參數評估心理壓力狀態，主體的不適感最小，評估結果更加準確、客觀，是目前公認的較好的心理壓力評估方法[7]。
2.1 問卷評估
在臨床實踐、精神病學和心理學研究中，經常采用調查問卷的形式來評估壓力，主要包括：知覺壓力量表(Perceived Stress Scale,PSS)、壓力反應問卷(Stress Response Inventory,SRI)、生活事件解決問卷(Life Event and Coping Inventory,LECI)。PSS和SRI的研究對象是成年人。PSS是通過調查前一個月發生的事件，來量化人們面對不可預知的事件的壓力程度；SRI是通過對7個情緒狀態(張力、侵略、憤怒、軀體化、抑郁、疲勞、挫折)來評估人們的心理壓力狀態。LECI是評估兒童在解決生活事件中的壓力程度。
Tsai等[8]利用PSS對臺灣老年人的抑郁狀況進行調查研究，證實了知覺健康壓力對老年人的抑郁癥有很大的影響，與工作相關的壓力對老年抑郁癥沒有影響。Koh等[9]證明了SRI在壓力研究方面的有效性和可靠性，并證實了抑郁癥患者的壓力等級明顯高于焦慮和身心失調的人。Dise-Lewis[10]運用LECI對681名12~14歲孩子們的生活壓力經歷和解決行為能力進行評估，證實了LECI的有效性，并指出壓力事件容易導致注意力分散。
陳亮輝[11]運用中文版知覺壓力量表、中文版健康問卷、應對方式問卷等對長沙某綜合性高校醫學類研究生進行無記名問卷調查，得出壓力的主要來源為：學習壓力、就業壓力、經濟壓力。非獨生子女的知覺壓力高于獨生子女，碩士研究生的知覺壓力大于博士研究生。江紅艷等[12]研究了“蟻族”群體知覺壓力與主觀幸福感的關系。“蟻族”群體知覺壓力與生活滿意度、積極情感呈顯著負相關,與消極情感呈顯著正相關。希望與生活滿意度、積極情感呈顯著正相關,與消極情感呈顯著負相關。楊[13]通過PSS、工作倦怠調查表等對河南省職業病防治研究所放射性工作人員進行自填調查問卷分析，并且建立了放射工作人員身心健康影響因素的結構方程模型。
2.2 生理參數評估
當人們受到心理壓力困擾時，人體的生理平衡狀態發生改變，人體電阻也發生相應的變化，將直接導致人體的各項生理參數發生變化，因此用生理參數的變化來評估壓力程度正越來越被該領域學者所認可。
2.2.1 腦電
正常人在沒有壓力的情況下，交感神經和副交感神經的調節機制處于一種平衡狀態。當受到考試、工作、經濟等因素產生的心理壓力時，應激反應被激活，相應的大腦活動模式隨即產生。
腦電(electroencephalogram,EEG)信號是大腦活動時自身微弱的生物電信號，具有豐富的情感壓力信息，基于EEG信號能有效地實現心理壓力的評估。Hosseini等[14]運用多元多尺度熵分析理論對EEG數據進行數據層融合，然后分類評估心理壓力狀態。Seo等[15]運用皮爾森系數來統計計算EEG、心電(electrocardiogram,ECG)、唾液皮質醇和SRI數據間的相關度，得到心率變異性和唾液皮質醇間有明顯的關聯；閉眼狀態時，前額EEG信號beta波的高功率與心率變異性和唾液皮質醇間有明顯的相關性。
趙文[16]以7個智障兒童母親為壓力組，4個同齡正常兒童母親作為參照組，測量其EEG信號，提出了一種基于數據挖掘的結合EEG和用戶自評量表的方法來評估心理壓力。李昕等[17]提出一種基于KC復雜度、小波熵與近似熵相結合的壓力EEG情感特征提取方法。Peng等[18]采集Fp1、Fp2、Fpz區域的EEG信號，分析得出高壓人群大腦Fp1、Fp2、Fpz區域的EEG信號的C0、LZC、D2非線性特征比正常人群高，但是L1、RE特征較低；壓力人群的左前額功率較大。
2.2.2 心電和心率變異性
壓力誘發自主神經功能的變化，促使人體心率加快，血壓升高，呼吸加快。ECG信號是心臟的興奮和傳導表現出的一定范圍內的周期規律，心臟細胞的電生理除極化和復極化促成心臟正常工作[19]。處于壓力狀態下，心臟興奮度增強。
心率變異性指逐次心動周期之間時間的微小變化，心率變異性大小實質上反映的是神經體液對竇房結的調節作用，也就是反映自主神經系統交感神經活性與迷走神經活性及其平衡協調的關系。人體在壓力狀態下，交感神經活性增加，心率變異性降低，容易引發心臟疾病。較大的心理壓力會導致心率變異性降低[20]。Luna等[21]對心理壓力狀態下的短期ECG信號進行心率變異性和消除趨勢波動分析，從而達到評估心理壓力狀態下心臟的反應程度的目的。許多研究已經將心率變異性作為測量心理壓力導致自主神經異常的一項指標。
2.2.3 肌電
表面肌電信號是肌肉收縮時伴隨的電信號，是在體表無創檢測肌肉活動的重要方法。心理壓力過大會導致持續的肌肉緊張和骨骼肌的顫栗，肌電信號波動較為明顯。Wijsman等[22]利用無線系統檢測人體在三種不同壓力狀態下斜方肌的肌電信號，證明了運用肌電信號能很好地評估人體的壓力狀態。Rissén等[23]對超市里肩周肌肉疾病發病率達60%~70%的職員進行調查，發現表面肌電活動與人們的消極情緒壓力密切相關。長期心理壓力狀態下，表面肌電信號能夠很好地反映肩部的疼痛狀態，用來檢測肩周炎等肌肉類疾病。
2.2.4 呼吸頻率
呼吸頻率是指每分鐘呼吸的次數。呼吸頻率與人的年齡、性別、生理狀態相關。有呼吸肌疾病的患者，呼吸淺快；正常人在劇烈運動時，呼吸深快。當情緒激動或心理壓力過大時，也會出現呼吸深快、機體供氧量增加來提高肺部氣體交換。德國Augsburg大學采用“俄羅斯方塊”游戲作為壓力刺激方式，采集一名參與者的129組呼吸和肌電信號，使用LDA和Fisher判別分析進行壓力評估，正確識別率達80%以上，并建立了壓力情感數據庫http://emotion-research. net/[
2.2.5 多生理參數研究
生理參數融合實現心理壓力評估是基于生理參數評估壓力的一項發展趨勢。Karthikeyan等[25]利用彩色卡片、公開演講、做游戲等6種刺激源測量人體的ECG、EEG、皮膚電、血壓等多種生理參數，并證明了融合這些生理參數能更加有效地評估壓力狀態。Healey等[26]通過持續記錄通往波士頓市中心固定路段上行駛的汽車司機的ECG、肌電圖、皮膚電導和呼吸4種生理信號，采用線性判別分析，進行三層壓力評估，準確率達到97%以上，并且證明了ECG和皮膚電阻相比肌電圖和呼吸能更有效地反映司機的心理壓力狀態。Gostin等[27]采集EEG、ECG兩種生理信號，證實了心率變異性和EEG信號的形態學變異性能很好地檢測心理壓力狀態。
3 心理壓力評估系統
Svetoslav等[28]研發的心理壓力評估系統根據心率變異性分析原理，通過分析交感和副交感神經對心臟的調控作用，自動測量自主神經系統的活性，反映交感神經和副交感神經的平衡性，并根據心率變異性的相關因素，評估和分析受測者的身體和精神壓力負荷及功能年齡，評估在壓力狀況下的心血管功能狀況。該系統通過特殊的呼吸技術和視覺反饋來進行減壓訓練，緩解壓力。Gaggioli等[29]設計了一種用于評估壓力狀態的簡單便攜無線裝置，該裝置采用的是基于人工神經網絡和模糊邏輯理論的自回歸模型，通過分析心電信號及主體動作特征來自動識別壓力狀態。深圳健康鼠科技有限公司申請的壓力評估系統及舒緩壓力控制系統，通過檢測R-R間期、人體呼吸信號和人體活動信號，判斷受試者的壓力狀況[30]。
4 發展趨勢
心理壓力評估方法研究對于人們的健康、生活、工作，有著重大的意義。目前對心理壓力的評估研究已經取得了很大的進展，還有很多工作需要進一步開展：問卷評估與生理參數評估相結合，將會更加全面、準確地評估心理壓力;多生理參數融合來實現心理壓力評估，能取得更好的評估效果;對心理壓力狀態進行分級評估，將會更好地幫助人們調節和控制心理壓力；實際環境下心理壓力評估能保證現實生活中壓力評估的準確性與有效性，將是一個有意義的研究課題。