本文探讨了在心理压力状态下,人体生理系统的变化反应,为心理压力评估研究提供了理论支持。针对目前用于心理压力评估的两种方法——调查问卷法和生理参数评估法各自的特点,综述了两种评估方法的主要研究内容和应用现状,进而展望了心理压力评估工作的未来发展趋势。希望通过此项工作,为心理压力评估研究提供支持与帮助。
引用本文： 李昕, 杨亚丹, 侯永捷, 陈泽涛. 心理压力评估方法及应用. 生物医学工程学杂志, 2015, 32(4): 929-932. doi: 10.7507/1001-5515.20150166 复制
引言
随着现代生活节奏加快，人们面临的各种压力越来越大。适当的心理压力能够增强人们的工作效率，但是长期、慢性的心理压力会对人们的生活造成不良影响，甚至威胁人们的身心健康。如何准确地评估人们的心理压力状态，尤其是如何准确评估心理压力下的内在反应，适当地调节和控制心理压力已成为现在研究的热点[1]。
1 心理压力引起生理系统变化机制
人体对心理压力的生理反应分为三步：神经轴、神经内分泌轴和内分泌轴[2]。神经系统的应激反应是最快、最直接的。当刺激源出现时，伴随着复杂大脑皮质和边缘的整合，神经冲动传至下丘脑，交感神经进行分解代谢，具有强化作用，副交感神经进行合成代谢，具有保营养作用[3]。同时，肌肉神经也会产生活动，但是长时间的压力刺激，会导致神经肌肉功能障碍，并且交感神经的终树突能力有限，所以就需要神经内分泌“或战或逃”反应轴进行调节。
在面对各种各样的变化时，人体的生理系统在其承受范围之内保持平衡状态。“或战或逃”反应被激发时，神经冲动继续传输通过胸部脊髓，在腹部神经元会聚，然后，神经支配肾上腺髓质，分泌去甲肾上腺素和肾上腺素，导致血压、心率、呼吸率等发生变化。此时，人体内的生理平衡状态已经发生变化，身体的一些器官分泌激素来调节生理系统的平衡状态，如：胰腺分泌胰高血糖素来提高血液中葡萄糖的循环水平，脑垂体释放催乳激素，抑制生殖系统以及加压素和抗利尿激素等[4]。
神经系统参与的调节都是几分钟甚至几秒内的，当人们长期处于压力状态时，就需要内分泌轴来调节身体的活动。此时，神经冲动已经传至下丘脑正中隆起，促使其释放各种释放因子到下丘脑垂体门脉系统，垂体前叶释放促肾上腺皮质激素、生长激素、促甲状腺激素到循环系统，促使其目标器官分泌相应的激素，调节身体各项活动[5]。
人们在压力状态下的生理变化是相似的，Selye[6]称这种相似性为普遍性适应综合征。压力反应状态分为三个阶段：警觉期、抵抗期和衰竭期。在刺激源出现时，人体电阻下降，然后迅速上升，到某一值时出现平稳状态，最后下降至衰竭状态。当相同刺激源再次出现时，人体的电阻变化比第一次要小，而且很快进入衰竭期，说明人体对刺激源产生了适应性。当不同的刺激源出现时，人体电阻没有较大的变化，并且人体分泌不同的激素来对身体活动进行调节，所以，人体对于不同的压力刺激，反应模式是有差异的。但是不同个体对于压力的反应也存在着个体差异，这也是目前影响心理压力评估效果的主要因素之一。
2 心理压力评估
目前，心理压力评估常用的有基于心理问卷的压力评估与基于生理参数的压力评估两大类：基于调查问卷的心理压力评估，结果容易量化并且便于统计分析。但是也存在一定的缺点，如：问卷设计没有统一标准，存在主观因素，调查结果的质量得不到保证。基于生理参数评估心理压力状态，主体的不适感最小，评估结果更加准确、客观，是目前公认的较好的心理压力评估方法[7]。
2.1 问卷评估
在临床实践、精神病学和心理学研究中，经常采用调查问卷的形式来评估压力，主要包括：知觉压力量表(Perceived Stress Scale,PSS)、压力反应问卷(Stress Response Inventory,SRI)、生活事件解决问卷(Life Event and Coping Inventory,LECI)。PSS和SRI的研究对象是成年人。PSS是通过调查前一个月发生的事件，来量化人们面对不可预知的事件的压力程度；SRI是通过对7个情绪状态(张力、侵略、愤怒、躯体化、抑郁、疲劳、挫折)来评估人们的心理压力状态。LECI是评估儿童在解决生活事件中的压力程度。
Tsai等[8]利用PSS对台湾老年人的抑郁状况进行调查研究，证实了知觉健康压力对老年人的抑郁症有很大的影响，与工作相关的压力对老年抑郁症没有影响。Koh等[9]证明了SRI在压力研究方面的有效性和可靠性，并证实了抑郁症患者的压力等级明显高于焦虑和身心失调的人。Dise-Lewis[10]运用LECI对681名12~14岁孩子们的生活压力经历和解决行为能力进行评估，证实了LECI的有效性，并指出压力事件容易导致注意力分散。
陈亮辉[11]运用中文版知觉压力量表、中文版健康问卷、应对方式问卷等对长沙某综合性高校医学类研究生进行无记名问卷调查，得出压力的主要来源为：学习压力、就业压力、经济压力。非独生子女的知觉压力高于独生子女，硕士研究生的知觉压力大于博士研究生。江红艳等[12]研究了“蚁族”群体知觉压力与主观幸福感的关系。“蚁族”群体知觉压力与生活满意度、积极情感呈显著负相关,与消极情感呈显著正相关。希望与生活满意度、积极情感呈显著正相关,与消极情感呈显著负相关。杨[13]通过PSS、工作倦怠调查表等对河南省职业病防治研究所放射性工作人员进行自填调查问卷分析，并且建立了放射工作人员身心健康影响因素的结构方程模型。
2.2 生理参数评估
当人们受到心理压力困扰时，人体的生理平衡状态发生改变，人体电阻也发生相应的变化，将直接导致人体的各项生理参数发生变化，因此用生理参数的变化来评估压力程度正越来越被该领域学者所认可。
2.2.1 脑电
正常人在没有压力的情况下，交感神经和副交感神经的调节机制处于一种平衡状态。当受到考试、工作、经济等因素产生的心理压力时，应激反应被激活，相应的大脑活动模式随即产生。
脑电(electroencephalogram,EEG)信号是大脑活动时自身微弱的生物电信号，具有丰富的情感压力信息，基于EEG信号能有效地实现心理压力的评估。Hosseini等[14]运用多元多尺度熵分析理论对EEG数据进行数据层融合，然后分类评估心理压力状态。Seo等[15]运用皮尔森系数来统计计算EEG、心电(electrocardiogram,ECG)、唾液皮质醇和SRI数据间的相关度，得到心率变异性和唾液皮质醇间有明显的关联；闭眼状态时，前额EEG信号beta波的高功率与心率变异性和唾液皮质醇间有明显的相关性。
赵文[16]以7个智障儿童母亲为压力组，4个同龄正常儿童母亲作为参照组，测量其EEG信号，提出了一种基于数据挖掘的结合EEG和用户自评量表的方法来评估心理压力。李昕等[17]提出一种基于KC复杂度、小波熵与近似熵相结合的压力EEG情感特征提取方法。Peng等[18]采集Fp1、Fp2、Fpz区域的EEG信号，分析得出高压人群大脑Fp1、Fp2、Fpz区域的EEG信号的C0、LZC、D2非线性特征比正常人群高，但是L1、RE特征较低；压力人群的左前额功率较大。
2.2.2 心电和心率变异性
压力诱发自主神经功能的变化，促使人体心率加快，血压升高，呼吸加快。ECG信号是心脏的兴奋和传导表现出的一定范围内的周期规律，心脏细胞的电生理除极化和复极化促成心脏正常工作[19]。处于压力状态下，心脏兴奋度增强。
心率变异性指逐次心动周期之间时间的微小变化，心率变异性大小实质上反映的是神经体液对窦房结的调节作用，也就是反映自主神经系统交感神经活性与迷走神经活性及其平衡协调的关系。人体在压力状态下，交感神经活性增加，心率变异性降低，容易引发心脏疾病。较大的心理压力会导致心率变异性降低[20]。Luna等[21]对心理压力状态下的短期ECG信号进行心率变异性和消除趋势波动分析，从而达到评估心理压力状态下心脏的反应程度的目的。许多研究已经将心率变异性作为测量心理压力导致自主神经异常的一项指标。
2.2.3 肌电
表面肌电信号是肌肉收缩时伴随的电信号，是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。心理压力过大会导致持续的肌肉紧张和骨骼肌的颤栗，肌电信号波动较为明显。Wijsman等[22]利用无线系统检测人体在三种不同压力状态下斜方肌的肌电信号，证明了运用肌电信号能很好地评估人体的压力状态。Rissén等[23]对超市里肩周肌肉疾病发病率达60%~70%的职员进行调查，发现表面肌电活动与人们的消极情绪压力密切相关。长期心理压力状态下，表面肌电信号能够很好地反映肩部的疼痛状态，用来检测肩周炎等肌肉类疾病。
2.2.4 呼吸频率
呼吸频率是指每分钟呼吸的次数。呼吸频率与人的年龄、性别、生理状态相关。有呼吸肌疾病的患者，呼吸浅快；正常人在剧烈运动时，呼吸深快。当情绪激动或心理压力过大时，也会出现呼吸深快、机体供氧量增加来提高肺部气体交换。德国Augsburg大学采用“俄罗斯方块”游戏作为压力刺激方式，采集一名参与者的129组呼吸和肌电信号，使用LDA和Fisher判别分析进行压力评估，正确识别率达80%以上，并建立了压力情感数据库http://emotion-research. net/[
2.2.5 多生理参数研究
生理参数融合实现心理压力评估是基于生理参数评估压力的一项发展趋势。Karthikeyan等[25]利用彩色卡片、公开演讲、做游戏等6种刺激源测量人体的ECG、EEG、皮肤电、血压等多种生理参数，并证明了融合这些生理参数能更加有效地评估压力状态。Healey等[26]通过持续记录通往波士顿市中心固定路段上行驶的汽车司机的ECG、肌电图、皮肤电导和呼吸4种生理信号，采用线性判别分析，进行三层压力评估，准确率达到97%以上，并且证明了ECG和皮肤电阻相比肌电图和呼吸能更有效地反映司机的心理压力状态。Gostin等[27]采集EEG、ECG两种生理信号，证实了心率变异性和EEG信号的形态学变异性能很好地检测心理压力状态。
3 心理压力评估系统
Svetoslav等[28]研发的心理压力评估系统根据心率变异性分析原理，通过分析交感和副交感神经对心脏的调控作用，自动测量自主神经系统的活性，反映交感神经和副交感神经的平衡性，并根据心率变异性的相关因素，评估和分析受测者的身体和精神压力负荷及功能年龄，评估在压力状况下的心血管功能状况。该系统通过特殊的呼吸技术和视觉反馈来进行减压训练，缓解压力。Gaggioli等[29]设计了一种用于评估压力状态的简单便携无线装置，该装置采用的是基于人工神经网络和模糊逻辑理论的自回归模型，通过分析心电信号及主体动作特征来自动识别压力状态。深圳健康鼠科技有限公司申请的压力评估系统及舒缓压力控制系统，通过检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，判断受试者的压力状况[30]。
4 发展趋势
心理压力评估方法研究对于人们的健康、生活、工作，有着重大的意义。目前对心理压力的评估研究已经取得了很大的进展，还有很多工作需要进一步开展：问卷评估与生理参数评估相结合，将会更加全面、准确地评估心理压力;多生理参数融合来实现心理压力评估，能取得更好的评估效果;对心理压力状态进行分级评估，将会更好地帮助人们调节和控制心理压力；实际环境下心理压力评估能保证现实生活中压力评估的准确性与有效性，将是一个有意义的研究课题。
引言
随着现代生活节奏加快，人们面临的各种压力越来越大。适当的心理压力能够增强人们的工作效率，但是长期、慢性的心理压力会对人们的生活造成不良影响，甚至威胁人们的身心健康。如何准确地评估人们的心理压力状态，尤其是如何准确评估心理压力下的内在反应，适当地调节和控制心理压力已成为现在研究的热点[1]。
1 心理压力引起生理系统变化机制
人体对心理压力的生理反应分为三步：神经轴、神经内分泌轴和内分泌轴[2]。神经系统的应激反应是最快、最直接的。当刺激源出现时，伴随着复杂大脑皮质和边缘的整合，神经冲动传至下丘脑，交感神经进行分解代谢，具有强化作用，副交感神经进行合成代谢，具有保营养作用[3]。同时，肌肉神经也会产生活动，但是长时间的压力刺激，会导致神经肌肉功能障碍，并且交感神经的终树突能力有限，所以就需要神经内分泌“或战或逃”反应轴进行调节。
在面对各种各样的变化时，人体的生理系统在其承受范围之内保持平衡状态。“或战或逃”反应被激发时，神经冲动继续传输通过胸部脊髓，在腹部神经元会聚，然后，神经支配肾上腺髓质，分泌去甲肾上腺素和肾上腺素，导致血压、心率、呼吸率等发生变化。此时，人体内的生理平衡状态已经发生变化，身体的一些器官分泌激素来调节生理系统的平衡状态，如：胰腺分泌胰高血糖素来提高血液中葡萄糖的循环水平，脑垂体释放催乳激素，抑制生殖系统以及加压素和抗利尿激素等[4]。
神经系统参与的调节都是几分钟甚至几秒内的，当人们长期处于压力状态时，就需要内分泌轴来调节身体的活动。此时，神经冲动已经传至下丘脑正中隆起，促使其释放各种释放因子到下丘脑垂体门脉系统，垂体前叶释放促肾上腺皮质激素、生长激素、促甲状腺激素到循环系统，促使其目标器官分泌相应的激素，调节身体各项活动[5]。
人们在压力状态下的生理变化是相似的，Selye[6]称这种相似性为普遍性适应综合征。压力反应状态分为三个阶段：警觉期、抵抗期和衰竭期。在刺激源出现时，人体电阻下降，然后迅速上升，到某一值时出现平稳状态，最后下降至衰竭状态。当相同刺激源再次出现时，人体的电阻变化比第一次要小，而且很快进入衰竭期，说明人体对刺激源产生了适应性。当不同的刺激源出现时，人体电阻没有较大的变化，并且人体分泌不同的激素来对身体活动进行调节，所以，人体对于不同的压力刺激，反应模式是有差异的。但是不同个体对于压力的反应也存在着个体差异，这也是目前影响心理压力评估效果的主要因素之一。
2 心理压力评估
目前，心理压力评估常用的有基于心理问卷的压力评估与基于生理参数的压力评估两大类：基于调查问卷的心理压力评估，结果容易量化并且便于统计分析。但是也存在一定的缺点，如：问卷设计没有统一标准，存在主观因素，调查结果的质量得不到保证。基于生理参数评估心理压力状态，主体的不适感最小，评估结果更加准确、客观，是目前公认的较好的心理压力评估方法[7]。
2.1 问卷评估
在临床实践、精神病学和心理学研究中，经常采用调查问卷的形式来评估压力，主要包括：知觉压力量表(Perceived Stress Scale,PSS)、压力反应问卷(Stress Response Inventory,SRI)、生活事件解决问卷(Life Event and Coping Inventory,LECI)。PSS和SRI的研究对象是成年人。PSS是通过调查前一个月发生的事件，来量化人们面对不可预知的事件的压力程度；SRI是通过对7个情绪状态(张力、侵略、愤怒、躯体化、抑郁、疲劳、挫折)来评估人们的心理压力状态。LECI是评估儿童在解决生活事件中的压力程度。
Tsai等[8]利用PSS对台湾老年人的抑郁状况进行调查研究，证实了知觉健康压力对老年人的抑郁症有很大的影响，与工作相关的压力对老年抑郁症没有影响。Koh等[9]证明了SRI在压力研究方面的有效性和可靠性，并证实了抑郁症患者的压力等级明显高于焦虑和身心失调的人。Dise-Lewis[10]运用LECI对681名12~14岁孩子们的生活压力经历和解决行为能力进行评估，证实了LECI的有效性，并指出压力事件容易导致注意力分散。
陈亮辉[11]运用中文版知觉压力量表、中文版健康问卷、应对方式问卷等对长沙某综合性高校医学类研究生进行无记名问卷调查，得出压力的主要来源为：学习压力、就业压力、经济压力。非独生子女的知觉压力高于独生子女，硕士研究生的知觉压力大于博士研究生。江红艳等[12]研究了“蚁族”群体知觉压力与主观幸福感的关系。“蚁族”群体知觉压力与生活满意度、积极情感呈显著负相关,与消极情感呈显著正相关。希望与生活满意度、积极情感呈显著正相关,与消极情感呈显著负相关。杨[13]通过PSS、工作倦怠调查表等对河南省职业病防治研究所放射性工作人员进行自填调查问卷分析，并且建立了放射工作人员身心健康影响因素的结构方程模型。
2.2 生理参数评估
当人们受到心理压力困扰时，人体的生理平衡状态发生改变，人体电阻也发生相应的变化，将直接导致人体的各项生理参数发生变化，因此用生理参数的变化来评估压力程度正越来越被该领域学者所认可。
2.2.1 脑电
正常人在没有压力的情况下，交感神经和副交感神经的调节机制处于一种平衡状态。当受到考试、工作、经济等因素产生的心理压力时，应激反应被激活，相应的大脑活动模式随即产生。
脑电(electroencephalogram,EEG)信号是大脑活动时自身微弱的生物电信号，具有丰富的情感压力信息，基于EEG信号能有效地实现心理压力的评估。Hosseini等[14]运用多元多尺度熵分析理论对EEG数据进行数据层融合，然后分类评估心理压力状态。Seo等[15]运用皮尔森系数来统计计算EEG、心电(electrocardiogram,ECG)、唾液皮质醇和SRI数据间的相关度，得到心率变异性和唾液皮质醇间有明显的关联；闭眼状态时，前额EEG信号beta波的高功率与心率变异性和唾液皮质醇间有明显的相关性。
赵文[16]以7个智障儿童母亲为压力组，4个同龄正常儿童母亲作为参照组，测量其EEG信号，提出了一种基于数据挖掘的结合EEG和用户自评量表的方法来评估心理压力。李昕等[17]提出一种基于KC复杂度、小波熵与近似熵相结合的压力EEG情感特征提取方法。Peng等[18]采集Fp1、Fp2、Fpz区域的EEG信号，分析得出高压人群大脑Fp1、Fp2、Fpz区域的EEG信号的C0、LZC、D2非线性特征比正常人群高，但是L1、RE特征较低；压力人群的左前额功率较大。
2.2.2 心电和心率变异性
压力诱发自主神经功能的变化，促使人体心率加快，血压升高，呼吸加快。ECG信号是心脏的兴奋和传导表现出的一定范围内的周期规律，心脏细胞的电生理除极化和复极化促成心脏正常工作[19]。处于压力状态下，心脏兴奋度增强。
心率变异性指逐次心动周期之间时间的微小变化，心率变异性大小实质上反映的是神经体液对窦房结的调节作用，也就是反映自主神经系统交感神经活性与迷走神经活性及其平衡协调的关系。人体在压力状态下，交感神经活性增加，心率变异性降低，容易引发心脏疾病。较大的心理压力会导致心率变异性降低[20]。Luna等[21]对心理压力状态下的短期ECG信号进行心率变异性和消除趋势波动分析，从而达到评估心理压力状态下心脏的反应程度的目的。许多研究已经将心率变异性作为测量心理压力导致自主神经异常的一项指标。
2.2.3 肌电
表面肌电信号是肌肉收缩时伴随的电信号，是在体表无创检测肌肉活动的重要方法。心理压力过大会导致持续的肌肉紧张和骨骼肌的颤栗，肌电信号波动较为明显。Wijsman等[22]利用无线系统检测人体在三种不同压力状态下斜方肌的肌电信号，证明了运用肌电信号能很好地评估人体的压力状态。Rissén等[23]对超市里肩周肌肉疾病发病率达60%~70%的职员进行调查，发现表面肌电活动与人们的消极情绪压力密切相关。长期心理压力状态下，表面肌电信号能够很好地反映肩部的疼痛状态，用来检测肩周炎等肌肉类疾病。
2.2.4 呼吸频率
呼吸频率是指每分钟呼吸的次数。呼吸频率与人的年龄、性别、生理状态相关。有呼吸肌疾病的患者，呼吸浅快；正常人在剧烈运动时，呼吸深快。当情绪激动或心理压力过大时，也会出现呼吸深快、机体供氧量增加来提高肺部气体交换。德国Augsburg大学采用“俄罗斯方块”游戏作为压力刺激方式，采集一名参与者的129组呼吸和肌电信号，使用LDA和Fisher判别分析进行压力评估，正确识别率达80%以上，并建立了压力情感数据库http://emotion-research. net/[
2.2.5 多生理参数研究
生理参数融合实现心理压力评估是基于生理参数评估压力的一项发展趋势。Karthikeyan等[25]利用彩色卡片、公开演讲、做游戏等6种刺激源测量人体的ECG、EEG、皮肤电、血压等多种生理参数，并证明了融合这些生理参数能更加有效地评估压力状态。Healey等[26]通过持续记录通往波士顿市中心固定路段上行驶的汽车司机的ECG、肌电图、皮肤电导和呼吸4种生理信号，采用线性判别分析，进行三层压力评估，准确率达到97%以上，并且证明了ECG和皮肤电阻相比肌电图和呼吸能更有效地反映司机的心理压力状态。Gostin等[27]采集EEG、ECG两种生理信号，证实了心率变异性和EEG信号的形态学变异性能很好地检测心理压力状态。
3 心理压力评估系统
Svetoslav等[28]研发的心理压力评估系统根据心率变异性分析原理，通过分析交感和副交感神经对心脏的调控作用，自动测量自主神经系统的活性，反映交感神经和副交感神经的平衡性，并根据心率变异性的相关因素，评估和分析受测者的身体和精神压力负荷及功能年龄，评估在压力状况下的心血管功能状况。该系统通过特殊的呼吸技术和视觉反馈来进行减压训练，缓解压力。Gaggioli等[29]设计了一种用于评估压力状态的简单便携无线装置，该装置采用的是基于人工神经网络和模糊逻辑理论的自回归模型，通过分析心电信号及主体动作特征来自动识别压力状态。深圳健康鼠科技有限公司申请的压力评估系统及舒缓压力控制系统，通过检测R-R间期、人体呼吸信号和人体活动信号，判断受试者的压力状况[30]。
4 发展趋势
心理压力评估方法研究对于人们的健康、生活、工作，有着重大的意义。目前对心理压力的评估研究已经取得了很大的进展，还有很多工作需要进一步开展：问卷评估与生理参数评估相结合，将会更加全面、准确地评估心理压力;多生理参数融合来实现心理压力评估，能取得更好的评估效果;对心理压力状态进行分级评估，将会更好地帮助人们调节和控制心理压力；实际环境下心理压力评估能保证现实生活中压力评估的准确性与有效性，将是一个有意义的研究课题。