社交機器人在緩解兒科操作性疼痛中的應用進展

舒 琪,程曉英,陳朔暉

浙江大學醫學院附屬兒童醫院,浙江杭州 310052

操作性疼痛是指與治療或操作相關的實際或潛在組織損傷引起的不愉快的感覺和情緒體驗[1]。對于兒科患者,常見的檢查、治療和護理操作可引起其疼痛、痛苦和恐懼,因此疼痛在兒科環境中十分常見[2-3]。疼痛管理不善不僅會對患兒的健康造成傷害,而且可能導致患兒應對疼痛的能力下降[4]。然而,并非所有患兒都愿意接受藥物鎮痛,所以非藥物鎮痛是目前兒科疼痛管理中的重要組成部分[5-6]。隨著科學技術的進步,機器人在臨床中的發展為患兒提供了無限的可能性[7]。分散注意力的活動可以幫助患兒在緊張的醫療程序中放松,減輕其壓力和焦慮,而社交機器人通過人機交互可以起到類似分散注意力的作用[8-9]。近年來,基于社交機器人分散注意力的心理社會干預越來越多地被運用于兒科操作性疼痛的管理當中。本文對社交機器人在緩解兒科操作性疼痛中的應用進展進行綜述,以期為未來臨床實踐提供參考。

1 概述

1.1 社交機器人

社交機器人的初衷是像人類的寵物一樣,旨在與人建立社交關系,從而以多種方式支持用戶[10]。類似寵物的可擁抱機器人可以使得兒童與其有一定的社交互動[11]。而在機器人逐漸融入日常生活的今天,兒童有著豐富的想象,更加傾向于將機器人擬人化[12],并且渴望與機器人產生情感聯系,因此人形機器人在醫療環境中的使用較為廣泛[13-15]。大多數醫院努力為患兒及其家長提供社會情感支持,但是醫護人員的精力有限[16],因此人形機器人應用于兒科醫療和護理中的潛力越來越得到認可[17]。

1.2 社交機器人的類型

從外形上,社交機器人可分為人形機器人和寵物機器人[8]。NAO機器人(NAO robot)是研究中應用最多的人形機器人之一,這是一種自主的人形機器人,可以走路、說話,并具有檢測和產生聲音的功能[18]。在康復計劃中,NAO機器人甚至被認為具有治療價值[19]。通常NAO機器人被設計用來示范和教授患兒深呼吸,并且鼓勵患兒將深呼吸的策略運用到醫療程序當中,來達到分散注意力的目的[13]。另外,Pepper機器人(Pepper robot)可與人類進行語言和身體上的互動,其可以通過改變眼睛的顏色和語氣來表達自己[18]。Sanbot Elf是一個擁有人形身體的機器人,旨在成為醫療保健伴侶,其通過身體運動、顯示屏中的不同表情來表達自己,并對觸摸做出反應[18]。寵物機器人包括泰迪熊機器人(huggable robotic bear)、海豹機器人(paro the seal robot)、小恐龍機器人(pleo)等[8]。泰迪熊機器人擁有一個毛絨熊的外觀,帶有數字動畫的平板屏幕和一個進行患兒臉部的捕捉攝像頭,并且另有一個遠程操作員對干預全程進行操控[16],從而實現全面的無線監控、更快的故障排除和更高質量的圖像捕獲[20]。海豹機器人的外形設計來源于幼年海豹,其擁有自主行為,可邀請使用者進行撫摸并做出反應[21]。

1.3 社交機器人的作用

研究[22]指出,通過刺激視覺、聽覺、觸覺、味覺和嗅覺中的一種或多種感覺可以減輕患兒的侵入性疼痛,目前臨床上使用較為廣泛的非藥物鎮痛措施大多通過其中一種感覺的干擾來達到分散患兒注意力的目的,例如音樂療法、母乳氣息干擾等[23-24]。在現有的緩解患兒操作性疼痛的研究中,機器人的作用主要通過刺激多種感覺提供情感支持和分散注意力[25]。一方面,社交機器人為醫療過程中的患兒提供陪伴和安慰,減少焦慮、痛苦和困擾,表達對患兒的同理心,使得患兒感受到積極的情緒;另一方面,社交機器人指導正在經歷疼痛刺激的患兒深呼吸或吹氣來分散注意力,降低患兒的疼痛程度。除此之外,社交機器人還能夠為患兒提供信息支持,并提高患兒住院期間的幸福感[8]。

2 社交機器人在緩解兒科操作性疼痛中的應用及其效果

2.1 靜脈穿刺和靜脈采血

針刺相關的醫療、護理操作是兒童時期常見的醫療程序,也是護理人員認為兒童經歷痛苦最多的醫療程序,50%～60%的兒童主訴有明顯的疼痛和焦慮[26-28]。疼痛管理不善可導致兒童及其家庭出現針頭恐懼、痛苦和不滿[29]。同時,青少年相對于年幼的兒童來說,較少得到家長和醫護人員的安慰,他們接受靜脈穿刺所經歷的疼痛刺激常常被低估,導致其對針刺更加恐懼[30]。Farrier等[14]在一項人形機器人的質量改進研究中發現,人形機器人通過與患兒進行互動,如一起舞蹈或者講故事等,可以顯著降低患兒在各種醫療操作中的疼痛水平。Lee-Krueger等[13]用便利抽樣法選取137例4～12歲的即將在手術室進行靜脈置管的患兒,將其隨機分為機器人干預組和標準護理對照組。兩組均使用修訂版面部疼痛量表(Faces Pain Scale-Revised,FPS-R)和兒童恐懼量表(Child Fear Scale,CFS)收集了靜脈置管前和靜脈置管時的疼痛和恐懼,未發現統計學意義。Ali等[29]招募了86例6～11歲需要在急診進行靜脈注射的患兒,機器人干預組的患兒除了標準護理外接受了額外的干預,在靜脈注射前,機器人首先自我介紹并要求患兒參加一些簡單的活動,然后進行深呼吸練習。在完成靜脈注射后,機器人發表了支持性的言論,訴說患兒是多么的勇敢,然后繼續隨著流行歌曲跳舞,并以太極拳的示范結束。雖然干預組患兒相比于標準護理組的疼痛評分并未降低,但可減輕根據行為痛苦修訂量表(Observed Scale of Behavioural Distress-Revised,OSBD-R)測量到的患兒痛苦程度,且提升了家長和護士的滿意度。Jibb等[31]納入40例4～9歲需要進行皮下注射座針頭插入的癌癥患兒。首先,當護士準備針頭插入時,機器人向患兒做介紹性陳述;其次,當患兒坐在護士面前準備進行針頭插入時,機器人做支持性陳述;然后,護士進行皮膚消毒時,機器人使用鎮靜和鼓勵的陳述來加強積極的行為;接著,當護士將針頭插入時,機器人引導患兒進行深呼吸練習,以放松和分散患兒的注意力;最后,當護士粘貼無菌敷料時,機器人對患兒的行為提供積極的肯定。結果顯示,干預組在行為方法量表(Behavioral Approach-Avoidance Scale, BAADS)評估中得到的恐懼評分并未降低,但是在單項評分“當護士靠近患兒時”的恐懼程度降低,表明干預組患兒更加積極和適應。Smakman等[32]將納入機器人干預組的患兒分為低年級(4～6歲)、中年級(>6～9歲)和高年級(>9～12歲),并采取了不同的分散注意力措施。對于低年級的患兒,機器人詢問患兒最喜歡的顏色和動物;對于中年級的患兒,機器人詢問患兒有關愛好的問題并展示其愛好,如太極拳和演奏薩克斯管;對于高年級的患兒,機器人向患兒展示其愛好,如講笑話和吹薩克斯管。此外,機器人根據不同年齡階段患兒挑選適合的歌曲并和患兒一起跳舞。研究結果顯示,為患兒設計的機器人陪伴措施可以降低兒童疼痛行為量表(Face, Legs,Activity,Cry,and Consolability Scale,FLACC)與視覺模擬量表(Visual Analogue Scale,VAS)評分,減輕患兒的疼痛和焦慮,且與機器人互動的患兒的父母對社交機器人持強烈的積極態度。由此可看出,社交機器人分散注意力的措施能否降低兒科患者在經歷致痛性操作時的疼痛水平這個問題上仍存在爭議,但患兒在試驗中并未表現出對與機器人互動的排斥,因此有必要開展更大樣本的研究進行驗證,同時也可針對不同年齡階段的患兒或者不同分散注意力的措施進行分組干預,探索各個年齡階段適宜的機器人干預方案以及各個分散注意力措施的有效性和依從性。

2.2 疫苗接種

疫苗接種是兒童時期最常見的侵入性操作之一,近一半的兒童被家長認為在疫苗接種時經歷了中重度的疼痛,超過三分之一的兒童在疫苗接種前就心存中重度的恐懼,而疼痛和針頭恐懼是疫苗接種延遲的常見原因[33-34]。Littler等[18]通過系統綜述發現,與社交機器人進行互動能夠降低兒童痛苦和焦慮的水平。Beran等[35]選取了57名4～9歲需要進行流感疫苗接種的兒童作為研究對象,機器人干預組的兒童在接種前、中、后都接受了分散注意力的措施。在護士準備疫苗接種時,機器人自我介紹并開始談論音樂和電影等;在護士為兒童接種疫苗時,機器人引導兒童對著玩具進行吹氣并不斷重復直至疫苗接種完成;在完成疫苗接種之后,機器人對兒童說一些鼓勵的話,并揮手告別。該項研究發現,干預組兒童的BAADS評分較對照組低,這說明兒童對疫苗接種的抵觸和回避行為更少,且兒童和家長表示希望將來在疫苗接種時使用機器人陪伴。在Beran等[15]的另一項研究中,在流感疫苗接種的醫療程序中引入社交機器人分散注意力的策略,并用視頻記錄了兒童和父母微笑與哭泣的持續時間,發現接受機器人干預的兒童微笑的持續時間更長,這表明雖然社交機器人沒有消除痛苦,但是在一定程度上減少了痛苦的程度。綜上可知,將社交機器人引入疫苗接種的醫療程序中,可以減輕兒童對疫苗接種的恐懼,減少兒童的痛苦體驗。

2.3 牙科診療

Kasimoglu等[36]在牙科診療程序中引入機器人互動,其在牙科診所中納入98例4～10歲需要進行齲齒治療的患兒,并分為機器人陪伴組和無機器人陪伴組。機器人帶有的平板電腦可播放刷牙歌曲和牙科動畫,可以分散患兒注意力,在治療的過程中,由操作員遠程管理機器人,使得機器人與兒童進行互動,最終發現機器人的陪伴能夠減少患兒的焦慮,并且大多數由機器人陪伴的患兒在離開診所時表示想要在下一次來診所時同樣擁有一個這樣的伴侶。

3 不足和展望

目前對社交機器人在兒科操作性疼痛中的應用已有初步的探尋,但仍存在許多問題。第一,分散注意力的措施較為單調。本文對社交機器人在患兒進行致痛性操作時分散注意力的措施進行綜述后發現絕大多數的試驗均采用了深呼吸的策略,卻并不能夠有效減輕疼痛的程度,這是由于分散注意力的刺激需要比疼痛操作的刺激更強才能夠使得患兒的注意力從疼痛上轉移開[15]。因此建議今后的試驗方法中可以加入更加多樣化的分散注意力措施。第二,患兒年齡跨度較大。本文綜述的試驗中患兒年齡最小為4歲,最大12歲,年齡跨度較大,患兒的認知程度差異也較大。Smakman等[32]的試驗中將參與試驗的患兒分為低年級、中年級、高年級,并分別制定了干預措施,但其他大多數試驗中的干預措施并沒有對不同年齡段的兒童進行區分。NAO機器人可進行個性化定制,以執行各種任務,因此建議今后的研究可以更加細分各個年齡段兒童并定制個性化的分散注意力措施。第三,患兒對機器人可能感到恐懼。一項研究[32]中報告了患兒因不喜歡機器人而退出研究,因此需要注意對機器人外形的設計,并且在試驗前加強機器人和兒童的社交聯系。第四,交叉感染與清潔。目前對于社交機器人引入兒科操作性疼痛的研究當中,鮮少提到清潔社交機器人的問題。由于社交機器人在與患兒進行人機交互的過程中,必然存在患兒皮膚與機器人表面的接觸,因而在今后試驗的設計方面應考慮到醫院感染的問題。第五,機器人的成本。社交機器人相較于其他分散注意力的干預措施,成本較高[29],難以推廣使用,因此建議今后在設計社交機器人時應關注成本問題,以提高社交機器人臨床應用的可推廣性。

4 結語

目前對于社交機器人在兒科操作性疼痛中的應用,國外已經進行了一定的探索。對于社交機器人在兒科操作性疼痛中的應用效果,是否能夠降低疼痛水平仍存在一定爭議,但社交機器人的應用能夠減少患兒的負面情緒,在一定程度上減輕患兒對醫療程序的恐懼。未來研究可借鑒國外已有的成功經驗,并結合我國兒科護理的實際情況,對社交機器人的具體干預方案進行進一步的探索,針對不同年齡階段、不同使用場景構建適合我國兒童的社交機器人干預方案。