远程呈现机器人在老年护理中的应用研究进展

黄璐瑶,赵志芳

浙江中医药大学护理学院,浙江杭州 310051

根据联合国发布的《世界人口老龄化报告》预测,到2025年全球65岁及以上的人口将达到15亿[1]。当前我国正面临老龄化趋势持续加剧的严峻形势,第七次全国人口普查数据显示,我国60岁及以上人口达18.7%,其中65岁及以上人口达13.5%,接近中度老龄化社会水平[2]。全球老龄化趋势对社会养老、医疗、经济等方面产生了巨大的压力和挑战。国务院发布的《新一代人工智能发展规划的通知》中指出,需围绕医疗、健康和养老,推广应用人工智能治疗新模式、新手段,开发面向老年人的移动社交和服务平台、情感陪护助手,提升老年人生活质量[3]。远程呈现机器人(mobile telepresence robots, MTR)是解决医疗保健系统中这一“瓶颈”的手段,其在成本节约和医疗服务改善等方面具有巨大的潜力。相比于发达国家,远程呈现机器人在国内护理领域的应用起步较晚、研究较少。因此,本文对远程呈现机器人的概念及其在老年护理中的应用范围及效果进行总结和分析,以期为远程呈现机器人在老年护理领域的进一步发展提供借鉴和参考。

1 概述

远程呈现(telepresence)是由麻省理工学院人工智能实验室的联合创始人,也是该研究领域的先驱之一Marvin Minsky于1980年创造的,指的是用于操纵远程物理对象的远程操作系统[4]。远程呈现机器人是一种通过远程控制和操作的机器人系统,可以代表人类用户在远距离的地点执行任务或提供服务,代表性的远程呈现机器人有Giraff、Temi、VGo、Double、Beam、Padbot[5-6]。操作者可以登录机器人,通过智能手机、平板电脑或计算机对其进行控制,远程呈现机器人通过高度先进的传感器、摄像头、扬声器等装置,将操作者的动作、声音和视角传达给机器人,由机器人进行呈现,并将另一端用户的信息传回给操作者,为远程用户创建了真实体验的模拟环境,实现实时的互动和交流[7]。远程呈现机器人技术广泛应用于各个领域,如教育、工业、医疗等。在教育领域,远程呈现机器人不仅可以使学生在无法亲自到场的情况下参与远程学习,而且有利于授课者与学生产生互动,增强现场参与感[8];在工业领域,远程呈现机器人可以用于对潜在危险的工业环境进行检查等[9];在医疗领域,远程呈现机器人可以使医生远程诊断和治疗患者,并可为患者实施远程手术[10]。远程呈现机器人的发展为人们提供了更多跨越时空和地域限制的机会,使得远程操作和互动更加便捷和实时化。

2 远程呈现机器人在老年人群中的应用范围

2.1 远程呈现机器人在老年痴呆患者中的应用

2.1.1非药物干预措施在老年痴呆患者护理中的重要性

痴呆是一种由大脑病变引起的综合征,临床特征为记忆、理解、判断、推理、计算和抽象思维等多种认知功能减退,可伴有幻觉、妄想、行为紊乱和人格改变[11]。痴呆发病率随着老龄化而迅速增加,全球痴呆性疾病的患病率正在上升[12]。老年痴呆是全球性的健康问题,影响家庭、医疗保健系统和社会[13]。痴呆的治疗包括药物治疗和非药物治疗,抗精神疾病类药物治疗常产生严重的不良反应,增加老年痴呆患者行为心理症状(Behavioral and Psychological Symptoms of Dementia,BPSD)、跌倒、感染等风险[14]。世界卫生组织批准的2017-2025年痴呆公共卫生应对全球行动计划强调了信息和通信技术的潜力,为痴呆患者护理提供负担得起、成本效益高、可持续和高质量的非药物干预措施[15]。

2.1.2远程呈现机器人可促进老年痴呆患者社交并为其提供情感支持

失去深入的沟通和社交对话会导致痴呆患者感到社会孤立,没有机会表达自己的需求[16]。一项系统评价[17]显示,隔离导致缺乏社交和感官刺激,使痴呆患者更容易感到无聊,从而增加其出现BPSD的机会,例如焦虑、冷漠、睡眠障碍、幻觉等。在信息技术干预中,远程呈现机器人的治疗对老年痴呆患者有积极作用,得到了照顾者及护理人员的认可[18]。Moyle等[18]从痴呆症患者(n=22)、家庭照顾者(n=5)以及护理人员(n=12)的角度,通过社交存在评估工具、国际积极和消极情感量表、情感表现量表以及半结构化访谈,探讨了远程呈现机器人在痴呆患者护理中的应用效果。研究结果表明,通过使用远程呈现机器人,患者、家庭照顾者以及护理人员均获得了较好的社交存在感,在国际积极和消极情感量表上的积极情感得分为(18.77±4.00)分,明显高于消极情感得分的(8.05±1.76)分,在情感表现量表的面部表现子量表上也取得积极效果。因此,远程呈现机器人在需要社会联系的痴呆患者中具有良好的应用效果,但需要进行更大样本量、不同环境和成本效益分析的研究,以指导其在卫生保健中应用。总之,远程呈现机器人可以为老年痴呆患者提供陪伴和情感支持。这些机器人通常配备了人工智能技术,不仅可以进行基本的对话和交流,而且能够帮助老年痴呆患者联系家人,以增加社交互动,减轻老年痴呆患者的焦虑和孤独感,促进心身健康。

2.2 远程呈现机器人在老年流行性疾病中的应用

2.2.1远程呈现机器人可提供远程监测、诊疗及消毒等服务

远程呈现机器人可以与用户互动,促进他们参与交流、运动、家务和健康监测等活动,从而改善他们的心身健康[19]。新型冠状病毒感染的爆发对全球老年人的健康和福祉产生长期而深远的影响。老年人属于高风险群体,需要避免接触可能携带病毒的人群,因此大流行期间医疗护理机构的探视限制和人员短缺使老年人感到孤独[20],远程呈现机器人为其提供了一种安全的交流和服务方式。远程呈现机器人可以配备传感器,实时监测老年人生命体征,并及时提醒老年人及其家属或医护人员,以便及时发现异常情况从而进行远程诊疗[21]。Wang等[22]开发出远程呈现机器人FLEXTRA,FLEXTRA可以在新型冠状病毒感染大流行情况下进行远程温度监测、远程健康咨询、食品和药品的非接触式交付、远程房间消毒,帮助老年人应对新型冠状病毒感染中的困难和挑战。

2.2.2远程呈现机器人可通过视频通话等技术加强交流

远程呈现机器人可以通过视频通话技术使老年人与其亲朋好友进行交流,这有助于减少老年人的孤独感和减轻照护者负担。在新型冠状病毒感染大流行期间,Hung等[23]在加拿大的4个长期护理机构中招募了51名参与者,包括9名居民、15名家庭成员和27名工作人员以调查使用远程呈现机器人(Double 3)后的影响和体验。家庭成员通过Wi-Fi远程控制机器人,使用Double在线系统安排虚拟通话。此外机器人配备3D传感器,可躲避障碍物,家庭成员可以远程调整机器人的高度和控制机器人移动,使居民更容易与家人保持联系。干预结束后对居民、家庭成员和工作人员进行了访谈,研究结果显示,远程呈现机器人的使用能够帮助老年人与家属保持联系,加强老年人自主权,减轻照护者负担。在新型冠状病毒感染大流行期间,远程呈现机器人不仅能够为老年人进行健康评估与监测,减少了人与人之间的面对面接触,降低老年人感染新型冠状病毒的风险,而且通过社交互动和沟通,弥合家庭成员与老年人之间通常存在的物理距离,有效缓解了老年人的社会隔离,保障了老年人的心身健康[19,24]。但需要注意的是,远程呈现机器人可以为老年人提供一定的帮助,但并不能完全替代人与人之间的互动和关怀。在应用这些技术时,还需要结合人性化设计和人工智能的伦理原则,确保老年人的隐私安全和尊严得到保护。

3 远程呈现机器人在老年护理中的应用效果

3.1 增加社交陪伴和减少孤独感

社会隔离一直是老年护理中的一个重要问题,长期的社会隔离会导致老年人孤独、抑郁和认知能力下降[25]。尽管目前智能手机和虚拟在线通信平台等技术已广泛普及,但由于老年患者缺乏通讯设备使用技能、认知和身体机能减退等原因,使得其很难使用这些技术与外界进行联系。而远程呈现机器人是由呼叫者进行远程控制,老年人无需学习如何控制机器人,因此远程呈现机器人对老年人更具有适用性[19]。远程呈现机器人通过远程视频通话和语音交流,为老年人提供社交陪伴。通过增加日常生活中的通话互动次数,有助于老年人感受到被关注和家庭纽带的存在,从而加强老年人和家庭之间的联系,这种虚拟连接的存在可以减少老年人的孤独感,增强老年人的自尊心以及在社会中的价值感[23]。Isabet等[26]探究远程呈现机器人干预对居家老年人的孤独感和社交孤立的影响。该研究预计通过远程呈现机器人干预增强参与者已有的社会联系和社会归属感,从而减少孤独感和社会隔离。Moyle等[27]对6名家庭照顾者进行半结构化访谈,研究表明,家庭照顾者通过远程呈现机器人与老年人交谈,产生存在感和联系感,机器人有助于加强老年人与家人的交谈和社会联系,因此远程呈现机器人具有促进社会联系的潜力,特别是在家庭成员无法定期访问养老院的情况下。总之,远程呈现机器人为老年人提供了一种虚拟的社交平台,使其能够更加容易地参与社交活动,感受到社交陪伴和关爱,从而改善老年人的心理健康,促进积极的社交体验和情感支持。

3.2 提供医疗协助和紧急救援

远程呈现机器人配备了传感器和摄像头,可以实时监测老年人的生活环境和身体状况。医护人员或家属可以通过远程呈现机器人来监测老年人的活动、睡眠、饮食、生命体征等,并及时采取必要的关怀和干预,这有助于提早发现健康问题并采取相应的措施[28]。远程呈现机器人与医护人员的远程会诊和医疗协助密切相关,医生可以通过机器人的摄像头和传感器观察老年人的病情,并给予远程诊断和治疗建议[29],如在一些偏远地区,远程通讯技术可以为无法亲自就诊的老年人提供及时的医疗服务。远程呈现机器人在老年人紧急救援中发挥着关键作用,老年人穿戴的识别健康检测设备若发生数值异常,如生命体征异常或发生跌倒等,机器人可以通过紧急呼叫系统联系医疗人员或紧急救援服务,医生或急救人员可以通过机器人的摄像头观察患者,并对现场人员进行实时指导和心理支持,不仅可以帮助老年人采取正确的急救措施,以取得最佳的治疗时间,从而改善预后,而且可以为老年人提供安抚和鼓励,以缓解紧张情绪、提高安全感[30]。综上,远程呈现机器人通过实时监测老年人状况、远程医疗协助和紧急救援等功能,保障老年人的生命安全。

3.3 提高康复效果和生活质量

许多老年人无法获得专业康复师来定期进行有监督的康复活动,但远程呈现机器人能够远程监督老年人定期进行康复活动[31]。视频会议与机器人移动性的结合能够使操作员在房间中观察到参与者所要求的练习[32]。远程呈现平台结合实体的机器人更有助于提供高质量的远程康复。Flo是一款远程呈现的社会辅助机器人,其目的在于通过为患者提供实体代理人,从而增强远程康复互动。Flo以定制的游戏形式展开互动,这些游戏根据临床医生、操作员和患者的需求进行设计,如目标触摸游戏等。患者与机器人进行互动时,临床医生能够通过系统屏幕和扬声器实现远程互动。同时,Flo的面部表情可以动态变化,以传达情感,而其语音则采用AWS Polly实时合成。Flo机器人的每只手臂具备4个自由度,因此可以执行多种任务。该平台上配备的摄像头能够收集数据,实现对患者功能的自动评估。Sobrepera等[33]询问了379名美国治疗师对使用Flo的总体感受,结果表明,虽然在视频质量和相关法规上有所欠缺,但康复师对可用远程呈现机器人增强远程康复的观点是积极的,在新型冠状病毒感染大流行下,远程呈现机器人填补脑瘫、脑卒中等疾病的康复锻炼空白,创造了有意义的远程康复接触。Mascret等[34]随机选择了40名老年人,分为两组,每组20名参与者,进行认知-运动任务的个体学习,其中一组面对面与体育活动教师交流,另一组通过远程呈现机器人与同一名教师交流。通过定量和定性方法评估任务表现、老年人对远程呈现机器人的接受程度以及对体育活动教师的感知。结果显示,使用远程呈现机器人组与面对面干预组在帮助老年人学习认知-运动任务方面的效果相当,老年人高度接受远程呈现机器人,认为使用远程呈现机器人的体育活动教师温暖、能干、适应性强且善于社交。因此,可以考虑由考核合格的教师使用远程呈现机器人开展体育活动课程,服务于独居的老年人。综上,远程呈现机器人在老年人康复训练中扮演着重要角色,机器人可以通过示范动作及进行语音指导和实时反馈,帮助老年人进行正确的康复训练,这种个性化和实时的辅助训练有助于老年人提高康复效果和生活质量。

4 结语

远程呈现机器人陪伴可能是未来老年人的一种生活方式,在老年护理领域展示了广阔的应用前景。本文通过综述其概念和应用范围,了解其在老年痴呆患者和老年流行性疾病中的应用。在应用效果方面,远程呈现机器人在增加社交陪伴和减少孤独感、提供医疗协助和紧急救援,以及提高康复效果和生活质量等方面显示出潜在的优势。但目前远程呈现机器人干预尚缺乏规范化指南,大部分研究存在着样本量小、未随机分组、缺乏对照组等问题,未来研究可借鉴国外成功经验,并基于我国实际情况进行大样本随机对照研究以提高论证强度,同时可针对不同场景,如医院、养老院、社区等构建适合我国老年人的远程呈现机器人干预方案。