人工智能在慢性阻塞性肺疾病患者护理中的应用进展

宋长宇 张彩虹 李敏香 郭洪花

(海南医学院，海南 海口 571199)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD)是一种进行性影响气道的慢性呼吸系统疾病。该病死亡率高，发病普遍，在全球前10位死亡原因中高居第3位，每年可造成300多万人的死亡[1]。作为一种慢性疾病，患者需要长期而规律的治疗才能更好地康复，这给患者自身和家庭及社会造成了沉重的负担，并导致了医疗资源的增加。预计到2020年COPD将位居世界疾病经济负担的第5位[2]。由此，如何对COPD患者进行长期有效的管理成为学者们关注的焦点。随着人工智能作为新一轮产业变革的核心推动力，其为护理领域带来了很多革新性的技术。越来越多的研究者开始对人工智能在当代COPD护理领域的应用进行了研究和探讨。本文通过回顾近年国内外人工智能在COPD病人护理的新进展，旨在为今后在该领域形成规范化的护理方案提供思路和建议。

1 人工智能在COPD患者护理中应用的必要性

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是指通过计算机实施的由人工制造出来的智能，其最终目标应是制作出以人类思想模式处置数据资料的智能机械设备，让其可在一些工作之上取代人类顺利完成。现代医护工作中，与患者相关的健康数据规模大，类型复杂，并且需要及时处理和价值提纯。而这种大数据特点对医护人员来说不仅意味着工作量倍增，也使诊断和决策错误倍增。而能够有效管理这些数据的办法就是AI。研究[3]表明，护理人员可以应用人工智能的医疗服务辅助设备，及时处理大量病人的护理问题，从而提高护理人员的工作效率和质量。近年来，人工智能在COPD患者护理的应用越来越凸显优势。

首先，AI能够长期追踪和记录COPD患者的病情。由于COPD的治疗包括药物治疗、教育、自我管理、体力活动、运动训练、氧疗等在内的长期且规律的综合治疗和护理[4]，护士需对患者要做好延续性护理，这就要求大量患者的数据需要评估和处理。在我国现有的基本国情之下，病患数目以及长期数据资料远远超过医务人员人力能承受的工作强度，而AI强大的数据分析记载及解决功能能够迎合COPD患者延续性护理的需要，帮忙护理人员解决庞大的信息量进而减少任务量。其次，AI能够根据COPD患者的病情实施个性化护理。COPD患者的病情并不是长期稳定在一个阶段，该种慢性病的病症经常是进行性的气流受限。而且大部分COPD患者对于自身疾病未给予足够的关注，治疗依从性差，不能严格遵医嘱进行治疗或者依赖医护人员的监督。这对护士在COPD稳定期根据患者依从性和治疗效果调整护理目标提出了巨大的挑战。与此同时，由于COPD患者的肺康复治疗需要护理人员根据患者的气流受限程度判断患者的运动强度，这意味着护士要花费更多的时间充当监督者和陪伴者，这两种角色在现今护理人员人才资源短缺的时代背景下较难全面实现。而AI的出现可以随时随地检测COPD患者躯体情况，代替护士判断患者目前最适合的运动方案和运动强度并以此做出相应调整。因此，AI可以很好的贴合COPD病人护理的独特性，推动COPD患者的信息化护理模式的发展。

2 COPD患者护理相关的AI技术

现阶段AI在COPD护理的使用主要在稳定期患者的社区服务和随访、居家护理和康复训练上，应用AI技术设备的主要目标就是减弱患者在院外没有专业医护人员的情况下因为缺乏早期预防和自我管理能力而导致急性发作的风险，减少患者的再次入院率和死亡率。针对COPD长期有效监督管理困难和医护人员数据处理繁杂的问题，AI领域推出了很多相关的人工智能护理技术，主要包括智能手机、体外监测设备、智能机器人和虚拟现实技术。这些技术设备商品的发生对于智能化大数据分析背景之下COPD患者的护理形式迈向有较大的启示现实意义。

2.1智能手机 智能手机作为移动健康技术的重要载体之一，它可便捷切实有效地来资助COPD病患保留以及数据传输本人的病情数据资料，与此同时还方便了护理人员的数据分析整理及和COPD患者间的有效沟通交流。智能手机应用软件在COPD自我管理、促进健康、提髙治疗依从性等方面具有积极的作用并被广泛开发[5,6]。Juen J等[7]人开发了一种电脑中中的APP程序GaitTrack借助于监测步行方式来监测病患的健康状况，精确的分辨COPD病患以及非COPD，作为初期COPD病患在社区服务的自我认识诊断提供了一个简便易行、切实有效的模式。智能手机作为人工智能的一种基本载体，它可以和体外监测设备，机器人和虚拟现实技术相结合辅助健康医疗工作，今后有更大的开发空间。

2.3体外监测设备 在手机软件方便分析数据的基础上，一些研发者将可穿戴的体外监测设备与之配套，方便患者和医护人员随时随地看到身体状况的报告，有效进行自我管理。尤其在患者在院外期间，体外监测设备可以很好的代替医护人预案对患者进行评估[8]。首先是社区，配合智能化移动终端和可穿戴设备仪器的监测可以对于部分初次发病的患者预先评估健康状况。由此，这种AI技术可以帮助COPD人群进行科学的初步分析和评估，同时，医护人员可以运用慢病社区管理系统和体外监测设备对整个社区人群进行获取和管理患者信息，从社会群体特性以及个人特点诸多方面借助于智能深入分析、分类整理以及提炼归纳慢性病预防、治疗、护理和康复的多种需求，提升护理人员的业务水平。由此，社区可以为每位居民建立电子健康档案，并应用云网络平台、一体化等等信息处理办法成立健康大数据分析，体外监测设备帮助护士第一时间把握病人个体化信息内容及差异数据分析，切实有效作好护理评价以及诊断工作[9]。Choucarda I等[10]设计了移动体征监测系统能自动化采集患者的脉搏、血压、心电和血氧等重要体征信息，并每日传送到社区服务平台的居民电子健康档案数据库中，医护人员能够安全访问患者的状况并及时发出预警，早期发现COPD患者可能存在的并发症，减轻了社区护理人员的工作负担，也利于对COPD患者的日常监测及护理，确保患者能及时得到足够的专业护理。同时，有研究者针对COPD患者居家期间的治疗依从性较差的特点，设计出很多远程家庭自我管理系统平台。如有研究让患者在家中自备简便的脉搏血氧计及小型气体容量监测仪[11]，测量结果(自身脉率、血氧饱和度及1秒用力呼气容积)可通过蓝牙直接传送至自我管理系统平台。仪器会通过概率模型加以分析和比较，再通过网络健康数据传输系统将患者的分析结果传送至服务中心。国外已经有研究[12]将急性加重预警模式通过体外监测设备得到的急性加重信号，检测到与COPD相关的可能出现的急性加重病情的事件，将危急情况及时告知患者及其家属，可以为患者在发生意外时争取到足够的时间，实现了不良事件的实时警告和有效的动态管理。因此，体外监测设备在医护人员管理病人信息和患者本身自我管理方面都可以起到了积极效果。

2.4智能机器人 为了提高COPD患者生活质量和促进身心健康，不同功能的智能护理机器人也逐渐被应用到COPD患者日常生活、娱乐生活、疾病管理、身体康复中。国外一些研究中出现了饮食护理机器人、陪伴机器人、康复辅助机器人以及远程健康管理机器人等在COPD患者身上应用[13-15]。Song等[16]开发了一种可以运用在机器人上的决策支持系统DSSs用于自动监督和控制COPD患者的体育锻炼训练，使得患者能够在社区家中进行康复锻炼。这种决策系统可以代替护士及时对患者的康复锻炼方式进行帮助和纠正，完成COPD患者生活中的基本需要和必要的辅助治疗，长期有效管理患者的病情变化。Chen[17]用上肢康复机器人根据COPD患者的身体状况提供不同的康复模式和不同强度的运动，结果表明，康复效果得到了患者和物理治疗师的积极评价。它们能够做到对COPD患者进行个性化护理，并帮助疾病稳定的患者更好地配合在家中进行的呼吸功能锻炼。由此可见，智能机器人的出现不但能够提高患者生活质量，全面护理患者躯体和心理健康，而且在减少了医护人员对病人的身体接触的同时也能够有效减少COPD患者感染传染病的风险。另一方面，使用机器人帮助COPD患者独立或辅助完成康复锻炼，可节约护士的大量的精力和工作量，有效提高现有人力资源的利用率，缓解护理人力资源紧张的局面[18]。

2.5虚拟现实技术 虚拟现实技术(Virtual Reality，VR)康复治疗系统的引入也打破了传统护理方式的局限性。VR技术能够将患者融入虚拟环境中，给患者带来视觉和思维的真实体验，在这种环境中对患者进行功能锻炼和健康宣教都会让患者有一种真实感，从而增加趣味性、降低操作难度来调动患者的积极性。VR技术可以同时指导多名患者，也可以反复重复，并根据患者恢复情况改变操作难度和虚拟场景[19]。这些优点能够调动COPD患者保持肺康复训练的积极性和自主性，提升了护理人员的工作质量，减轻了工作强度。柳萍等[20]将上、下肢运动康复治疗计划置于VR中，结果表明，虚拟现实技术与综合性肺康复治疗相结合能够有效改善COPD患者肺功能指标，同时，虚拟情景互动康复训练系统不仅突破了传统治疗模式的局限性，也带给患者最为真实的视觉和思维体验。进行肺康复训练时可使患者进入预设的虚拟场景并通过亲身体验、实时感知而获得真实的视觉、听觉、感受。根据患者躯体肌力恢复情况可以改变操作难度和虚拟场景，调动 COPD患者坚持肺康复训练的积极性与主动性，锻炼患者的躯体功能和思维记忆，减轻患者的紧张及疲劳感，达到提高锻炼身体和认知水平的目的。但是该研究也发现这种机器人和VR技术被老年COPD患者接受还需要一些时间，以及这些特殊人群对这些技术的易用度有很大需求。因此，医护人员的专业领域和产品研发领域需要进一步结合，改善出适合特殊人群的COPD患者设计。

3 AI在COPD患者护理中应用存在的不足

人工智能与护理相结合，可以有效帮助护士规范评估内容，全面准确的收集患者信息，锻炼临床思维能力，迅速及时精确做出护理诊断，全面实现护理工程质量可全程溯源，继而减弱不良护理重大事件的发生率，提升病患满意度。然而，智能系统倾向于收集更多用户数据，以便更好地提供全方位的护理，但隐私数据被采集的越多，隐私泄露的风险就越高。比如生命体征远程监控是一种有效、及时了解患者护理需求的方式，具有重要的临床意义，然而一旦这些信息被恶意利用，就为不法分子打开了便利之门。尤其是智能设备通常放置在患者(例如卧室)的私人空间中，这意味着更多数据是私人数据，并且进一步扩大了泄露的风险。此外，在研究和开发中，技术部门的工作人员对患者疾病的特征认识存在专业盲区，并经常设计复杂的智能设备进行干预。它们常常因为实用性差，不适合具体的临床实践。或者是AI电子设备本身技术手段全面实现的限制，尚不能适应患者的全部需求，极大的影响了产品的临床应用和推广。由此，AI设备设计需要熟悉患者病情的护理人员来进行完善，将护士的专业知识和研发设计紧密结合。在AI和护理服务相结合的过程中，如何将护士的专业知识与研发设计相结合是AI设计中的一个大问题。这需要护理人员和AI开发人员共同努力，不断克服技术问题，并为他们提供更好的护理质量。

综上所述，随着AI技术设备的稳步发展及政府部门导向的正确引导，AI在医疗护理领域受到的关注越来越多，未来医疗护理服务模式将发生巨变，应用前景广阔。一方面，AI技术能为患者提供更好的护理服务，提高患者的康复效果和生活质量。另一方面，AI技术会涉及患者生活隐私的伦理问题和技术难关问题，需要广大医护人员和计算机专家跨领域协作，不断研发出更适合患者病情的应用。作为护士，我们需要转变传统护理模式，将AI作为基础医疗工具充分应用到“家庭-社区-医院”为一体的延续性护理中;同时要注意尽可能满足关注患者的需求，尊重患者意愿，为完善研发提供思路。