在40年代初，有人即发现了不同年龄组的健康男子在快速眼动相睡眠时会出现自发的阴茎勃起，其中年轻男子的发生率高达80%～90%。这一发现打开了男性性功能障碍病因学研究的大门。此后又陆续研究了新生儿期、婴幼儿期阴茎夜间勃起的情况等。使用应变计测量可以观察到一位健康男子每晚将出现4～6次阴茎的勃起反应，每次持续时间约30分钟，平均总勃起时间为185分钟。随着睡眠加深，勃起过程逐渐延长，勃起程度也不断加强，两次勃起间的间隔时间则不断减少。阴茎体积增加最明显的时刻是清晨5时左右心率最慢之时。青春期后，阴茎夜间勃起持续时间、频率和强度稳步下降。但直到50岁这种变化仍不明显。50岁以后，勃起的持续时间和强度都有所下降。当60岁以后，各参数的变化更加明显，其反应模式更像青春期之前的男孩。70岁以后，阴茎夜间勃起的周期性仍然保持着，不过勃起的强度和持续时间的减少更为明显，其勃起总时间约90分钟，平均勃起次数为2.6。所以在判断试验结果时要注意到年龄的特点。一般来说，在同一年龄组中阴茎夜间肿胀的变异不大，同一受试者的阴茎夜间肿胀试验的变异也很小。
有人发现当男子具有高度焦虑内容的夜梦时，阴茎肿胀将不复出现或肿胀迅速消退。阴茎夜间肿胀试验往往受睡眠质量及其他消极和积极因素的影响。睡眠好的人和爱做梦的人具有良好的阴茎肿胀反应，这可以从勃起次数和周长的增加得出判断。相对来讲，阴茎夜间肿胀试验不大容易受神经官能症、消极梦境或入睡前满意程度的影响。阴茎夜间肿胀试验还受体格体位的影响，矮胖男子的阴茎肿胀反应比瘦高型男子强；运动员要胜于肥胖臃肿的男子。仰卧位则强，侧卧位则差。阴茎夜间肿胀试验模式也受植物神经类型的影响，如在年龄相同的男子中，起始心率高的男子在8小时睡眠中的阴茎肿胀反应强度弱于心率慢的男子。
目前阴茎夜间肿胀试验被用于器质性和心理性阳痿的鉴别诊断，阴茎夜间肿胀反应是由在快速眼动相睡眠中同步发生的大脑皮层活动诱发的，属心理性勃起，这时在大脑皮层可解除男子清醒状态下的性抑制作用。另外，不能把阴茎夜间肿胀看成是由膀胱内尿液胀满的压力所造成，因为在白天憋尿时从来也不会勃起。以上证明了阴茎夜间肿胀试验对诊断阳痿的特异性和选择性意义。
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