社交机器人在缓解儿科操作性疼痛中的应用进展

舒 琪,程晓英,陈朔晖

浙江大学医学院附属儿童医院,浙江杭州 310052

操作性疼痛是指与治疗或操作相关的实际或潜在组织损伤引起的不愉快的感觉和情绪体验[1]。对于儿科患者,常见的检查、治疗和护理操作可引起其疼痛、痛苦和恐惧,因此疼痛在儿科环境中十分常见[2-3]。疼痛管理不善不仅会对患儿的健康造成伤害,而且可能导致患儿应对疼痛的能力下降[4]。然而,并非所有患儿都愿意接受药物镇痛,所以非药物镇痛是目前儿科疼痛管理中的重要组成部分[5-6]。随着科学技术的进步,机器人在临床中的发展为患儿提供了无限的可能性[7]。分散注意力的活动可以帮助患儿在紧张的医疗程序中放松,减轻其压力和焦虑,而社交机器人通过人机交互可以起到类似分散注意力的作用[8-9]。近年来,基于社交机器人分散注意力的心理社会干预越来越多地被运用于儿科操作性疼痛的管理当中。本文对社交机器人在缓解儿科操作性疼痛中的应用进展进行综述,以期为未来临床实践提供参考。

1 概述

1.1 社交机器人

社交机器人的初衷是像人类的宠物一样,旨在与人建立社交关系,从而以多种方式支持用户[10]。类似宠物的可拥抱机器人可以使得儿童与其有一定的社交互动[11]。而在机器人逐渐融入日常生活的今天,儿童有着丰富的想象,更加倾向于将机器人拟人化[12],并且渴望与机器人产生情感联系,因此人形机器人在医疗环境中的使用较为广泛[13-15]。大多数医院努力为患儿及其家长提供社会情感支持,但是医护人员的精力有限[16],因此人形机器人应用于儿科医疗和护理中的潜力越来越得到认可[17]。

1.2 社交机器人的类型

从外形上,社交机器人可分为人形机器人和宠物机器人[8]。NAO机器人(NAO robot)是研究中应用最多的人形机器人之一,这是一种自主的人形机器人,可以走路、说话,并具有检测和产生声音的功能[18]。在康复计划中,NAO机器人甚至被认为具有治疗价值[19]。通常NAO机器人被设计用来示范和教授患儿深呼吸,并且鼓励患儿将深呼吸的策略运用到医疗程序当中,来达到分散注意力的目的[13]。另外,Pepper机器人(Pepper robot)可与人类进行语言和身体上的互动,其可以通过改变眼睛的颜色和语气来表达自己[18]。Sanbot Elf是一个拥有人形身体的机器人,旨在成为医疗保健伴侣,其通过身体运动、显示屏中的不同表情来表达自己,并对触摸做出反应[18]。宠物机器人包括泰迪熊机器人(huggable robotic bear)、海豹机器人(paro the seal robot)、小恐龙机器人(pleo)等[8]。泰迪熊机器人拥有一个毛绒熊的外观,带有数字动画的平板屏幕和一个进行患儿脸部的捕捉摄像头,并且另有一个远程操作员对干预全程进行操控[16],从而实现全面的无线监控、更快的故障排除和更高质量的图像捕获[20]。海豹机器人的外形设计来源于幼年海豹,其拥有自主行为,可邀请使用者进行抚摸并做出反应[21]。

1.3 社交机器人的作用

研究[22]指出,通过刺激视觉、听觉、触觉、味觉和嗅觉中的一种或多种感觉可以减轻患儿的侵入性疼痛,目前临床上使用较为广泛的非药物镇痛措施大多通过其中一种感觉的干扰来达到分散患儿注意力的目的,例如音乐疗法、母乳气息干扰等[23-24]。在现有的缓解患儿操作性疼痛的研究中,机器人的作用主要通过刺激多种感觉提供情感支持和分散注意力[25]。一方面,社交机器人为医疗过程中的患儿提供陪伴和安慰,减少焦虑、痛苦和困扰,表达对患儿的同理心,使得患儿感受到积极的情绪;另一方面,社交机器人指导正在经历疼痛刺激的患儿深呼吸或吹气来分散注意力,降低患儿的疼痛程度。除此之外,社交机器人还能够为患儿提供信息支持,并提高患儿住院期间的幸福感[8]。

2 社交机器人在缓解儿科操作性疼痛中的应用及其效果

2.1 静脉穿刺和静脉采血

针刺相关的医疗、护理操作是儿童时期常见的医疗程序,也是护理人员认为儿童经历痛苦最多的医疗程序,50%～60%的儿童主诉有明显的疼痛和焦虑[26-28]。疼痛管理不善可导致儿童及其家庭出现针头恐惧、痛苦和不满[29]。同时,青少年相对于年幼的儿童来说,较少得到家长和医护人员的安慰,他们接受静脉穿刺所经历的疼痛刺激常常被低估,导致其对针刺更加恐惧[30]。Farrier等[14]在一项人形机器人的质量改进研究中发现,人形机器人通过与患儿进行互动,如一起舞蹈或者讲故事等,可以显著降低患儿在各种医疗操作中的疼痛水平。Lee-Krueger等[13]用便利抽样法选取137例4～12岁的即将在手术室进行静脉置管的患儿,将其随机分为机器人干预组和标准护理对照组。两组均使用修订版面部疼痛量表(Faces Pain Scale-Revised,FPS-R)和儿童恐惧量表(Child Fear Scale,CFS)收集了静脉置管前和静脉置管时的疼痛和恐惧,未发现统计学意义。Ali等[29]招募了86例6～11岁需要在急诊进行静脉注射的患儿,机器人干预组的患儿除了标准护理外接受了额外的干预,在静脉注射前,机器人首先自我介绍并要求患儿参加一些简单的活动,然后进行深呼吸练习。在完成静脉注射后,机器人发表了支持性的言论,诉说患儿是多么的勇敢,然后继续随着流行歌曲跳舞,并以太极拳的示范结束。虽然干预组患儿相比于标准护理组的疼痛评分并未降低,但可减轻根据行为痛苦修订量表(Observed Scale of Behavioural Distress-Revised,OSBD-R)测量到的患儿痛苦程度,且提升了家长和护士的满意度。Jibb等[31]纳入40例4～9岁需要进行皮下注射座针头插入的癌症患儿。首先,当护士准备针头插入时,机器人向患儿做介绍性陈述;其次,当患儿坐在护士面前准备进行针头插入时,机器人做支持性陈述;然后,护士进行皮肤消毒时,机器人使用镇静和鼓励的陈述来加强积极的行为;接着,当护士将针头插入时,机器人引导患儿进行深呼吸练习,以放松和分散患儿的注意力;最后,当护士粘贴无菌敷料时,机器人对患儿的行为提供积极的肯定。结果显示,干预组在行为方法量表(Behavioral Approach-Avoidance Scale, BAADS)评估中得到的恐惧评分并未降低,但是在单项评分“当护士靠近患儿时”的恐惧程度降低,表明干预组患儿更加积极和适应。Smakman等[32]将纳入机器人干预组的患儿分为低年级(4～6岁)、中年级(>6～9岁)和高年级(>9～12岁),并采取了不同的分散注意力措施。对于低年级的患儿,机器人询问患儿最喜欢的颜色和动物;对于中年级的患儿,机器人询问患儿有关爱好的问题并展示其爱好,如太极拳和演奏萨克斯管;对于高年级的患儿,机器人向患儿展示其爱好,如讲笑话和吹萨克斯管。此外,机器人根据不同年龄阶段患儿挑选适合的歌曲并和患儿一起跳舞。研究结果显示,为患儿设计的机器人陪伴措施可以降低儿童疼痛行为量表(Face, Legs,Activity,Cry,and Consolability Scale,FLACC)与视觉模拟量表(Visual Analogue Scale,VAS)评分,减轻患儿的疼痛和焦虑,且与机器人互动的患儿的父母对社交机器人持强烈的积极态度。由此可看出,社交机器人分散注意力的措施能否降低儿科患者在经历致痛性操作时的疼痛水平这个问题上仍存在争议,但患儿在试验中并未表现出对与机器人互动的排斥,因此有必要开展更大样本的研究进行验证,同时也可针对不同年龄阶段的患儿或者不同分散注意力的措施进行分组干预,探索各个年龄阶段适宜的机器人干预方案以及各个分散注意力措施的有效性和依从性。

2.2 疫苗接种

疫苗接种是儿童时期最常见的侵入性操作之一,近一半的儿童被家长认为在疫苗接种时经历了中重度的疼痛,超过三分之一的儿童在疫苗接种前就心存中重度的恐惧,而疼痛和针头恐惧是疫苗接种延迟的常见原因[33-34]。Littler等[18]通过系统综述发现,与社交机器人进行互动能够降低儿童痛苦和焦虑的水平。Beran等[35]选取了57名4～9岁需要进行流感疫苗接种的儿童作为研究对象,机器人干预组的儿童在接种前、中、后都接受了分散注意力的措施。在护士准备疫苗接种时,机器人自我介绍并开始谈论音乐和电影等;在护士为儿童接种疫苗时,机器人引导儿童对着玩具进行吹气并不断重复直至疫苗接种完成;在完成疫苗接种之后,机器人对儿童说一些鼓励的话,并挥手告别。该项研究发现,干预组儿童的BAADS评分较对照组低,这说明儿童对疫苗接种的抵触和回避行为更少,且儿童和家长表示希望将来在疫苗接种时使用机器人陪伴。在Beran等[15]的另一项研究中,在流感疫苗接种的医疗程序中引入社交机器人分散注意力的策略,并用视频记录了儿童和父母微笑与哭泣的持续时间,发现接受机器人干预的儿童微笑的持续时间更长,这表明虽然社交机器人没有消除痛苦,但是在一定程度上减少了痛苦的程度。综上可知,将社交机器人引入疫苗接种的医疗程序中,可以减轻儿童对疫苗接种的恐惧,减少儿童的痛苦体验。

2.3 牙科诊疗

Kasimoglu等[36]在牙科诊疗程序中引入机器人互动,其在牙科诊所中纳入98例4～10岁需要进行龋齿治疗的患儿,并分为机器人陪伴组和无机器人陪伴组。机器人带有的平板电脑可播放刷牙歌曲和牙科动画,可以分散患儿注意力,在治疗的过程中,由操作员远程管理机器人,使得机器人与儿童进行互动,最终发现机器人的陪伴能够减少患儿的焦虑,并且大多数由机器人陪伴的患儿在离开诊所时表示想要在下一次来诊所时同样拥有一个这样的伴侣。

3 不足和展望

目前对社交机器人在儿科操作性疼痛中的应用已有初步的探寻,但仍存在许多问题。第一,分散注意力的措施较为单调。本文对社交机器人在患儿进行致痛性操作时分散注意力的措施进行综述后发现绝大多数的试验均采用了深呼吸的策略,却并不能够有效减轻疼痛的程度,这是由于分散注意力的刺激需要比疼痛操作的刺激更强才能够使得患儿的注意力从疼痛上转移开[15]。因此建议今后的试验方法中可以加入更加多样化的分散注意力措施。第二,患儿年龄跨度较大。本文综述的试验中患儿年龄最小为4岁,最大12岁,年龄跨度较大,患儿的认知程度差异也较大。Smakman等[32]的试验中将参与试验的患儿分为低年级、中年级、高年级,并分别制定了干预措施,但其他大多数试验中的干预措施并没有对不同年龄段的儿童进行区分。NAO机器人可进行个性化定制,以执行各种任务,因此建议今后的研究可以更加细分各个年龄段儿童并定制个性化的分散注意力措施。第三,患儿对机器人可能感到恐惧。一项研究[32]中报告了患儿因不喜欢机器人而退出研究,因此需要注意对机器人外形的设计,并且在试验前加强机器人和儿童的社交联系。第四,交叉感染与清洁。目前对于社交机器人引入儿科操作性疼痛的研究当中,鲜少提到清洁社交机器人的问题。由于社交机器人在与患儿进行人机交互的过程中,必然存在患儿皮肤与机器人表面的接触,因而在今后试验的设计方面应考虑到医院感染的问题。第五,机器人的成本。社交机器人相较于其他分散注意力的干预措施,成本较高[29],难以推广使用,因此建议今后在设计社交机器人时应关注成本问题,以提高社交机器人临床应用的可推广性。

4 结语

目前对于社交机器人在儿科操作性疼痛中的应用,国外已经进行了一定的探索。对于社交机器人在儿科操作性疼痛中的应用效果,是否能够降低疼痛水平仍存在一定争议,但社交机器人的应用能够减少患儿的负面情绪,在一定程度上减轻患儿对医疗程序的恐惧。未来研究可借鉴国外已有的成功经验,并结合我国儿科护理的实际情况,对社交机器人的具体干预方案进行进一步的探索,针对不同年龄阶段、不同使用场景构建适合我国儿童的社交机器人干预方案。