仿人型機(jī)器人在兒童1型糖尿病管理中角色及應(yīng)用的研究進(jìn)展

紀(jì)榮建，劉敏，王仁秀，張嵐，張敏，許翠萍

(1.山東大學(xué) 護(hù)理與康復(fù)學(xué)院，山東 濟(jì)南 250012；2.山東第一醫(yī)科大學(xué) 護(hù)理學(xué)院，山東 泰安 271000；3.山東中醫(yī)藥大學(xué) 護(hù)理學(xué)院，山東 濟(jì)南 250014；4.山東第一醫(yī)科大學(xué)第一附屬醫(yī)院 產(chǎn)房，山東 濟(jì)南 250014；5.山東大學(xué)附屬千佛山醫(yī)院 護(hù)理部，山東 濟(jì)南 250014)

1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)是一種自身免疫性疾病，表現(xiàn)為β細(xì)胞破壞和絕對(duì)胰島素缺乏癥，估計(jì)全球每100 000兒童中有11.2位患兒[1]。研究[2]顯示，1980-2013年，我國(guó)T1DM發(fā)病率的年平均值為0.74人/10萬(wàn)人年，且發(fā)病率呈上升趨勢(shì)。此外，T1DM常伴有不同嚴(yán)重程度的并發(fā)癥，如早期動(dòng)脈粥樣硬化和糖尿病性神經(jīng)病，嚴(yán)重威脅機(jī)體生命安全[3]。目前，糖尿病的自我管理包括生活方式監(jiān)測(cè)、異常葡萄糖水平癥狀識(shí)別及藥物控制等[4]。隨著技術(shù)創(chuàng)新，仿人型機(jī)器人已被應(yīng)用于健康教育、兒童護(hù)理等醫(yī)療照護(hù)領(lǐng)域[5]。研究[6]表明，運(yùn)用仿人型機(jī)器人可幫助腦性癱瘓兒童功能恢復(fù)。本研究旨在探討仿人型機(jī)器人在糖尿病患兒自我管理的應(yīng)用現(xiàn)狀，以期為臨床干預(yù)兒童T1DM提供依據(jù)。

1 仿人型機(jī)器人的類(lèi)型及特征

仿人型機(jī)器人是較為復(fù)雜的機(jī)電系統(tǒng)，同時(shí)具備人類(lèi)的物理屬性，可根據(jù)編程算法進(jìn)行交流、解釋信息及執(zhí)行活動(dòng)[7]。根據(jù)其主要用途，大致分為兩個(gè)類(lèi)別：一類(lèi)用于工業(yè)應(yīng)用，另一類(lèi)用于人機(jī)交互的健康教育、醫(yī)療管理[8]。仿人型機(jī)器人的設(shè)計(jì)旨在利用社交和情感屬性實(shí)現(xiàn)參與、激勵(lì)、指導(dǎo)以及教育功能，并提供支持、促進(jìn)溝通、監(jiān)控績(jī)效以及改善機(jī)體對(duì)健康需求的依從性[9]，其特征主要包括視覺(jué)系統(tǒng)、操縱任務(wù)和感應(yīng)行為[10]。

2 仿人型機(jī)器人在兒童T1DM管理中角色

2.1 疾病管理者 疾病管理包括糖尿病護(hù)理和支持。機(jī)器人通過(guò)物理操作系統(tǒng)收集T1DM兒童的飲食、活動(dòng)、藥物及身體健康狀況，提供實(shí)時(shí)反饋和建議[11]。此外，還能夠協(xié)助測(cè)量血糖、注射胰島素并記錄相應(yīng)數(shù)值[12]。機(jī)器人內(nèi)含的認(rèn)知及社會(huì)分析系統(tǒng)，可使用閑聊功能鼓勵(lì)孩子進(jìn)行興趣愛(ài)好、生活方式、糖尿病和營(yíng)養(yǎng)日記等主題的相互交流，進(jìn)而提高T1DM兒童管理依從性[13]。

2.2 教育者 仿人型機(jī)器人提供有關(guān)糖尿病癥狀管理的教育及活動(dòng)模塊，并以問(wèn)答形式擁有龐大的糖尿病信息數(shù)據(jù)庫(kù)[14]。其個(gè)性化設(shè)計(jì)可通過(guò)與孩子們進(jìn)行的智力測(cè)驗(yàn)、舞蹈或模仿游戲來(lái)促進(jìn)糖尿病知識(shí)的學(xué)習(xí)進(jìn)程[12]。此外，機(jī)器人還可利用認(rèn)知功能判斷兒童心情是否良好，以選擇學(xué)習(xí)新事物的最佳時(shí)機(jī)[15]。

2.3 情感支持者 仿人型機(jī)器人通過(guò)多種途徑為T(mén)1DM兒童提供情感支持。Belpaeme等[16]研究顯示，機(jī)器人通過(guò)模仿動(dòng)作和跳舞游戲?yàn)榛純禾峁┯腥?、吸引人的娛?lè)項(xiàng)目，目的在于與兒童建立緊密的聯(lián)系及深厚的友誼。兒童還能夠通過(guò)仿人型機(jī)器人的陪伴或輔助干預(yù)來(lái)滿(mǎn)足機(jī)體對(duì)自主能力和相關(guān)性的心理需求[12]。甚至，機(jī)器人經(jīng)過(guò)編程分析，可推斷兒童的心理狀態(tài)及情感，促進(jìn)其自我披露[17]。此外，仿人型機(jī)器人還能實(shí)現(xiàn)與兒童的直接互動(dòng)交流，并在社交交流中實(shí)現(xiàn)移情關(guān)注；機(jī)器人在愉悅而安全的環(huán)境中提供情感支持，彌補(bǔ)患兒與正常兒童在交往中的缺陷等[18]。

2.4 正向激勵(lì)者 仿人型機(jī)器人被設(shè)定為以支持治療為目的，通過(guò)激勵(lì)性對(duì)話(huà)和多途徑增強(qiáng)兒童的糖尿病管理能力及意識(shí)，并在授權(quán)機(jī)制下建立兒童控制糖尿病的自信心[16]，鼓勵(lì)其參與到糖尿病自我管理中?；具^(guò)程：了解兒童的健康狀況，通過(guò)編程做出明智的決定，發(fā)展自我管理技能以及應(yīng)對(duì)技巧等[19]。此外，Neerincx等[20]研究顯示，仿人型機(jī)器人還可通過(guò)物理及認(rèn)知操作系統(tǒng)識(shí)別患兒的消極行為或情緒，進(jìn)而發(fā)出提示性語(yǔ)言，說(shuō)服表現(xiàn)力較弱的兒童更多地參與推薦的活動(dòng)，以達(dá)到管理的目的。

2.5 醫(yī)患間的溝通者 仿人型機(jī)器人作為糖尿病兒童與醫(yī)療衛(wèi)生專(zhuān)業(yè)人員之間聯(lián)系的溝通者。Mall等[21]研究表明，機(jī)器人能夠提供視頻會(huì)議功能，作為支持醫(yī)患互動(dòng)和患者端測(cè)量功能的移動(dòng)平臺(tái)。此外，在糖尿病患兒自我檢測(cè)過(guò)程中，扮演著私人醫(yī)生的角色，能夠及時(shí)、準(zhǔn)確地收集有關(guān)血糖、飲食、身體活動(dòng)、用藥和健康狀態(tài)等相關(guān)信息，還能夠?qū)崿F(xiàn)與糖尿病兒童間的病情問(wèn)診等互動(dòng)式口頭對(duì)話(huà)過(guò)程[22]。值得關(guān)注的是，機(jī)器人可以提供有關(guān)血糖波動(dòng)的警報(bào)，以提醒兒童進(jìn)行葡萄糖測(cè)定，是醫(yī)護(hù)人員實(shí)時(shí)掌握患兒健康狀況的重要途徑[23]。

3 仿人型機(jī)器人對(duì)兒童T1DM干預(yù)效果

3.1 改善患兒情緒及體驗(yàn)感 仿人型機(jī)器人輔助干預(yù)兒童T1DM管理的原始研究仍處于早期階段。Baroni等[24]研究顯示，作為患有糖尿病的兒童，其認(rèn)知和管理動(dòng)機(jī)尚不完善，較容易出現(xiàn)抵觸、哭鬧等抗拒表現(xiàn)。因此，這對(duì)糖尿病兒童情緒調(diào)節(jié)有關(guān)的心理技能提出了更高的要求。仿人型機(jī)器人的主要目的是支持患兒的自我管理，尤其是建立自尊和自信心。Canamero等[25]對(duì)T1DM患兒利益相關(guān)者包括糖尿病兒童、其兄弟姐妹、父母以及參與其糖尿病教育和護(hù)理的醫(yī)療保健專(zhuān)業(yè)人員進(jìn)行半結(jié)構(gòu)化訪(fǎng)談，探討仿人型機(jī)器人的潛在作用。結(jié)果顯示，機(jī)器人可以執(zhí)行許多特定功能，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)支持糖尿病兒童的日常生活，改善其糖尿病患兒病恥感、緊張等情緒。此外，因機(jī)器人具有寓教于樂(lè)的功能，還能夠增強(qiáng)患兒參與疾病管理的體驗(yàn)感。未來(lái)需要多中心、大樣本、高質(zhì)量的隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)加以驗(yàn)證，以期為廣泛應(yīng)用于T1DM患兒臨床治療提供依據(jù)。

3.2 增加患兒的參與性 良好的互動(dòng)性可增加機(jī)體的參與性[21]。Sinoo等[14]在荷蘭開(kāi)展的一項(xiàng)為期4 d的糖尿病訓(xùn)練營(yíng)中，該項(xiàng)目的仿人型機(jī)器人由一個(gè)實(shí)體機(jī)器人、攝像頭及虛擬化身的移動(dòng)應(yīng)用設(shè)備組成，其主要操作為生成對(duì)話(huà)文本，在測(cè)驗(yàn)過(guò)程中選擇問(wèn)題、評(píng)估孩子的情緒狀態(tài)、監(jiān)控目標(biāo)進(jìn)程以及指導(dǎo)孩子下一步應(yīng)采取的行動(dòng)。結(jié)果顯示，患兒對(duì)仿人型機(jī)器人的友誼比對(duì)朋友更加強(qiáng)烈，且與虛擬形象之間的友誼越強(qiáng)，越有動(dòng)力去使用該應(yīng)用程序，交互性就越強(qiáng)。這提示，在醫(yī)療照護(hù)中補(bǔ)充機(jī)器人可以增強(qiáng)兒童的參與性及互動(dòng)性，強(qiáng)化堅(jiān)持使用自我管理系統(tǒng)的意愿。生活記錄式日記能夠使個(gè)體進(jìn)行自我監(jiān)督及自我管理，但患兒很少能夠堅(jiān)持每日記事。Van等[26]研究顯示，仿人型機(jī)器人能夠支持和激勵(lì)T1DM兒童養(yǎng)成書(shū)寫(xiě)日記的習(xí)慣，患兒會(huì)在日記中分享更多的個(gè)人日常經(jīng)歷，且維持書(shū)寫(xiě)日記的時(shí)間更長(zhǎng)[26]。

3.3 改善患兒對(duì)糖尿病認(rèn)知 對(duì)糖尿病相關(guān)知識(shí)充足的認(rèn)知能夠幫助患兒更好地進(jìn)行自我監(jiān)控及自我管理。Henkemans等[27]對(duì)曾或正在使用糖尿病機(jī)器人的6名糖尿病護(hù)理人員、8～12歲的9名T1DM兒童及9名患兒父母實(shí)施半結(jié)構(gòu)式訪(fǎng)談。護(hù)士及父母訪(fǎng)談結(jié)果顯示：仿人型機(jī)器人作為輔助工具能夠彌補(bǔ)家庭照護(hù)的不足、提高患兒關(guān)于糖尿病管理的相關(guān)認(rèn)知。對(duì)患兒訪(fǎng)談結(jié)果顯示：仿人型機(jī)器人能夠把他們當(dāng)作正常玩伴，還能豐富其對(duì)糖尿病相關(guān)知識(shí)、提高認(rèn)知。Alotaibi等[19]設(shè)計(jì)了一種用于兒童糖尿病管理和教育系統(tǒng)的Aisoylv5仿人型機(jī)器人，該系統(tǒng)可改善兒童對(duì)T1DM的管理，并使其獲得疾病管理的相關(guān)知識(shí)。

3.4 提升患兒自我管理能力 對(duì)T1DM的患兒而言，其自控能力、認(rèn)知存在不成熟、不完備等特點(diǎn)，如何提升其自我管理能力值得關(guān)注。Mall等[21]進(jìn)行的一項(xiàng)隨機(jī)對(duì)照試驗(yàn)研究，試驗(yàn)組通過(guò)仿人型機(jī)器人進(jìn)行糖尿病自我管理教育游戲，對(duì)照組給予常規(guī)健康教育，每6周干預(yù)一次，50 min/次，共3次。該項(xiàng)研究顯示，試驗(yàn)組患兒的心情更愉悅、糖尿病管理相關(guān)知識(shí)答對(duì)率更高 ，并且更有動(dòng)力去玩第四次；對(duì)音頻/視頻記錄的分析表明，在參與方面，使用機(jī)器人的兒童更善于社交，也更積極地進(jìn)行自我管理(均P<0.05)。這提示，實(shí)施糖尿病自我管理游戲能夠使患兒在一種愉快、吸引力強(qiáng)和激勵(lì)的環(huán)境下，提高兒童的健康素養(yǎng)，幫助患有T1DM的兒童進(jìn)行自我管理，更加主動(dòng)地應(yīng)對(duì)疾病。此外，該項(xiàng)研究基于自我決定理論，即提供建設(shè)性反饋、承認(rèn)情感和情緒、鼓勵(lì)競(jìng)爭(zhēng)和建立融洽關(guān)系等策略，在今后探討仿人型機(jī)器人的干預(yù)效果時(shí)，可以與該理論結(jié)合，以達(dá)到事半功倍的效果。Baroni等[24]開(kāi)展了一項(xiàng)仿人型機(jī)器人對(duì)T1DM兒童(n=5)干預(yù)的研究，干預(yù)共進(jìn)行3次，每次間隔2～3周，內(nèi)容為孩子和機(jī)器人輪流提問(wèn)有關(guān)糖尿病的多項(xiàng)問(wèn)題。研究顯示，干預(yù)后兒童認(rèn)為仿人型機(jī)器人能夠增加個(gè)體對(duì)糖尿病的自我管理。但值得注意的是，隨干預(yù)時(shí)間延長(zhǎng)，患兒對(duì)仿人型機(jī)器人的感興趣程度呈下降趨勢(shì)。因此，在未來(lái)實(shí)施過(guò)程中，研究者可適當(dāng)增加兒童感興趣的話(huà)題或者方式，采用寓教于樂(lè)的形式進(jìn)行糖尿病自我管理的培養(yǎng)。

4 小結(jié)

本研究綜述了仿人型機(jī)器人在兒童T1DM管理中的角色及初步應(yīng)用效果。可歸納為機(jī)器人起著疾病管理者、教育者、情感支持者、正向激勵(lì)者及醫(yī)患間溝通者等五個(gè)重要角色。目前已有一些研究顯示仿人型機(jī)器人在兒童糖尿病管理方面起到一定積極作用，能改善患兒情緒及體驗(yàn)感、增加患兒的互動(dòng)性、改善患兒對(duì)糖尿病認(rèn)知及提升患兒自我管理能力。未來(lái)應(yīng)開(kāi)展大規(guī)模、多中心、設(shè)計(jì)嚴(yán)謹(jǐn)?shù)碾S機(jī)對(duì)照試驗(yàn)進(jìn)一步探討仿人型機(jī)器人在醫(yī)療照護(hù)領(lǐng)域的確切作用。