人工智能在慢性阻塞性肺疾病患者護理中的應用進展

宋長宇 張彩虹 李敏香 郭洪花

(海南醫學院，海南 海口 571199)

慢性阻塞性肺疾病(Chronic Obstructive Pulmonary Disease，COPD)是一種進行性影響氣道的慢性呼吸系統疾病。該病死亡率高，發病普遍，在全球前10位死亡原因中高居第3位，每年可造成300多萬人的死亡[1]。作為一種慢性疾病，患者需要長期而規律的治療才能更好地康復，這給患者自身和家庭及社會造成了沉重的負擔，并導致了醫療資源的增加。預計到2020年COPD將位居世界疾病經濟負擔的第5位[2]。由此，如何對COPD患者進行長期有效的管理成為學者們關注的焦點。隨著人工智能作為新一輪產業變革的核心推動力，其為護理領域帶來了很多革新性的技術。越來越多的研究者開始對人工智能在當代COPD護理領域的應用進行了研究和探討。本文通過回顧近年國內外人工智能在COPD病人護理的新進展，旨在為今后在該領域形成規范化的護理方案提供思路和建議。

1 人工智能在COPD患者護理中應用的必要性

人工智能(Artificial Intelligence，AI)是指通過計算機實施的由人工制造出來的智能，其最終目標應是制作出以人類思想模式處置數據資料的智能機械設備，讓其可在一些工作之上取代人類順利完成。現代醫護工作中，與患者相關的健康數據規模大，類型復雜，并且需要及時處理和價值提純。而這種大數據特點對醫護人員來說不僅意味著工作量倍增，也使診斷和決策錯誤倍增。而能夠有效管理這些數據的辦法就是AI。研究[3]表明，護理人員可以應用人工智能的醫療服務輔助設備，及時處理大量病人的護理問題，從而提高護理人員的工作效率和質量。近年來，人工智能在COPD患者護理的應用越來越凸顯優勢。

首先，AI能夠長期追蹤和記錄COPD患者的病情。由于COPD的治療包括藥物治療、教育、自我管理、體力活動、運動訓練、氧療等在內的長期且規律的綜合治療和護理[4]，護士需對患者要做好延續性護理，這就要求大量患者的數據需要評估和處理。在我國現有的基本國情之下，病患數目以及長期數據資料遠遠超過醫務人員人力能承受的工作強度，而AI強大的數據分析記載及解決功能能夠迎合COPD患者延續性護理的需要，幫忙護理人員解決龐大的信息量進而減少任務量。其次，AI能夠根據COPD患者的病情實施個性化護理。COPD患者的病情并不是長期穩定在一個階段，該種慢性病的病癥經常是進行性的氣流受限。而且大部分COPD患者對于自身疾病未給予足夠的關注，治療依從性差，不能嚴格遵醫囑進行治療或者依賴醫護人員的監督。這對護士在COPD穩定期根據患者依從性和治療效果調整護理目標提出了巨大的挑戰。與此同時，由于COPD患者的肺康復治療需要護理人員根據患者的氣流受限程度判斷患者的運動強度，這意味著護士要花費更多的時間充當監督者和陪伴者，這兩種角色在現今護理人員人才資源短缺的時代背景下較難全面實現。而AI的出現可以隨時隨地檢測COPD患者軀體情況，代替護士判斷患者目前最適合的運動方案和運動強度并以此做出相應調整。因此，AI可以很好的貼合COPD病人護理的獨特性，推動COPD患者的信息化護理模式的發展。

2 COPD患者護理相關的AI技術

現階段AI在COPD護理的使用主要在穩定期患者的社區服務和隨訪、居家護理和康復訓練上，應用AI技術設備的主要目標就是減弱患者在院外沒有專業醫護人員的情況下因為缺乏早期預防和自我管理能力而導致急性發作的風險，減少患者的再次入院率和死亡率。針對COPD長期有效監督管理困難和醫護人員數據處理繁雜的問題，AI領域推出了很多相關的人工智能護理技術，主要包括智能手機、體外監測設備、智能機器人和虛擬現實技術。這些技術設備商品的發生對于智能化大數據分析背景之下COPD患者的護理形式邁向有較大的啟示現實意義。

2.1智能手機 智能手機作為移動健康技術的重要載體之一，它可便捷切實有效地來資助COPD病患保留以及數據傳輸本人的病情數據資料，與此同時還方便了護理人員的數據分析整理及和COPD患者間的有效溝通交流。智能手機應用軟件在COPD自我管理、促進健康、提髙治療依從性等方面具有積極的作用并被廣泛開發[5,6]。Juen J等[7]人開發了一種電腦中中的APP程序GaitTrack借助于監測步行方式來監測病患的健康狀況，精確的分辨COPD病患以及非COPD，作為初期COPD病患在社區服務的自我認識診斷提供了一個簡便易行、切實有效的模式。智能手機作為人工智能的一種基本載體，它可以和體外監測設備，機器人和虛擬現實技術相結合輔助健康醫療工作，今后有更大的開發空間。

2.3體外監測設備 在手機軟件方便分析數據的基礎上，一些研發者將可穿戴的體外監測設備與之配套，方便患者和醫護人員隨時隨地看到身體狀況的報告，有效進行自我管理。尤其在患者在院外期間，體外監測設備可以很好的代替醫護人預案對患者進行評估[8]。首先是社區，配合智能化移動終端和可穿戴設備儀器的監測可以對于部分初次發病的患者預先評估健康狀況。由此，這種AI技術可以幫助COPD人群進行科學的初步分析和評估，同時，醫護人員可以運用慢病社區管理系統和體外監測設備對整個社區人群進行獲取和管理患者信息，從社會群體特性以及個人特點諸多方面借助于智能深入分析、分類整理以及提煉歸納慢性病預防、治療、護理和康復的多種需求，提升護理人員的業務水平。由此，社區可以為每位居民建立電子健康檔案，并應用云網絡平臺、一體化等等信息處理辦法成立健康大數據分析，體外監測設備幫助護士第一時間把握病人個體化信息內容及差異數據分析，切實有效作好護理評價以及診斷工作[9]。Choucarda I等[10]設計了移動體征監測系統能自動化采集患者的脈搏、血壓、心電和血氧等重要體征信息，并每日傳送到社區服務平臺的居民電子健康檔案數據庫中，醫護人員能夠安全訪問患者的狀況并及時發出預警，早期發現COPD患者可能存在的并發癥，減輕了社區護理人員的工作負擔，也利于對COPD患者的日常監測及護理，確保患者能及時得到足夠的專業護理。同時，有研究者針對COPD患者居家期間的治療依從性較差的特點，設計出很多遠程家庭自我管理系統平臺。如有研究讓患者在家中自備簡便的脈搏血氧計及小型氣體容量監測儀[11]，測量結果(自身脈率、血氧飽和度及1秒用力呼氣容積)可通過藍牙直接傳送至自我管理系統平臺。儀器會通過概率模型加以分析和比較，再通過網絡健康數據傳輸系統將患者的分析結果傳送至服務中心。國外已經有研究[12]將急性加重預警模式通過體外監測設備得到的急性加重信號，檢測到與COPD相關的可能出現的急性加重病情的事件，將危急情況及時告知患者及其家屬，可以為患者在發生意外時爭取到足夠的時間，實現了不良事件的實時警告和有效的動態管理。因此，體外監測設備在醫護人員管理病人信息和患者本身自我管理方面都可以起到了積極效果。

2.4智能機器人 為了提高COPD患者生活質量和促進身心健康，不同功能的智能護理機器人也逐漸被應用到COPD患者日常生活、娛樂生活、疾病管理、身體康復中。國外一些研究中出現了飲食護理機器人、陪伴機器人、康復輔助機器人以及遠程健康管理機器人等在COPD患者身上應用[13-15]。Song等[16]開發了一種可以運用在機器人上的決策支持系統DSSs用于自動監督和控制COPD患者的體育鍛煉訓練，使得患者能夠在社區家中進行康復鍛煉。這種決策系統可以代替護士及時對患者的康復鍛煉方式進行幫助和糾正，完成COPD患者生活中的基本需要和必要的輔助治療，長期有效管理患者的病情變化。Chen[17]用上肢康復機器人根據COPD患者的身體狀況提供不同的康復模式和不同強度的運動，結果表明，康復效果得到了患者和物理治療師的積極評價。它們能夠做到對COPD患者進行個性化護理，并幫助疾病穩定的患者更好地配合在家中進行的呼吸功能鍛煉。由此可見，智能機器人的出現不但能夠提高患者生活質量，全面護理患者軀體和心理健康，而且在減少了醫護人員對病人的身體接觸的同時也能夠有效減少COPD患者感染傳染病的風險。另一方面，使用機器人幫助COPD患者獨立或輔助完成康復鍛煉，可節約護士的大量的精力和工作量，有效提高現有人力資源的利用率，緩解護理人力資源緊張的局面[18]。

2.5虛擬現實技術 虛擬現實技術(Virtual Reality，VR)康復治療系統的引入也打破了傳統護理方式的局限性。VR技術能夠將患者融入虛擬環境中，給患者帶來視覺和思維的真實體驗，在這種環境中對患者進行功能鍛煉和健康宣教都會讓患者有一種真實感，從而增加趣味性、降低操作難度來調動患者的積極性。VR技術可以同時指導多名患者，也可以反復重復，并根據患者恢復情況改變操作難度和虛擬場景[19]。這些優點能夠調動COPD患者保持肺康復訓練的積極性和自主性，提升了護理人員的工作質量，減輕了工作強度。柳萍等[20]將上、下肢運動康復治療計劃置于VR中，結果表明，虛擬現實技術與綜合性肺康復治療相結合能夠有效改善COPD患者肺功能指標，同時，虛擬情景互動康復訓練系統不僅突破了傳統治療模式的局限性，也帶給患者最為真實的視覺和思維體驗。進行肺康復訓練時可使患者進入預設的虛擬場景并通過親身體驗、實時感知而獲得真實的視覺、聽覺、感受。根據患者軀體肌力恢復情況可以改變操作難度和虛擬場景，調動 COPD患者堅持肺康復訓練的積極性與主動性，鍛煉患者的軀體功能和思維記憶，減輕患者的緊張及疲勞感，達到提高鍛煉身體和認知水平的目的。但是該研究也發現這種機器人和VR技術被老年COPD患者接受還需要一些時間，以及這些特殊人群對這些技術的易用度有很大需求。因此，醫護人員的專業領域和產品研發領域需要進一步結合，改善出適合特殊人群的COPD患者設計。

3 AI在COPD患者護理中應用存在的不足

人工智能與護理相結合，可以有效幫助護士規范評估內容，全面準確的收集患者信息，鍛煉臨床思維能力，迅速及時精確做出護理診斷，全面實現護理工程質量可全程溯源，繼而減弱不良護理重大事件的發生率，提升病患滿意度。然而，智能系統傾向于收集更多用戶數據，以便更好地提供全方位的護理，但隱私數據被采集的越多，隱私泄露的風險就越高。比如生命體征遠程監控是一種有效、及時了解患者護理需求的方式，具有重要的臨床意義，然而一旦這些信息被惡意利用，就為不法分子打開了便利之門。尤其是智能設備通常放置在患者(例如臥室)的私人空間中，這意味著更多數據是私人數據，并且進一步擴大了泄露的風險。此外，在研究和開發中，技術部門的工作人員對患者疾病的特征認識存在專業盲區，并經常設計復雜的智能設備進行干預。它們常常因為實用性差，不適合具體的臨床實踐。或者是AI電子設備本身技術手段全面實現的限制，尚不能適應患者的全部需求，極大的影響了產品的臨床應用和推廣。由此，AI設備設計需要熟悉患者病情的護理人員來進行完善，將護士的專業知識和研發設計緊密結合。在AI和護理服務相結合的過程中，如何將護士的專業知識與研發設計相結合是AI設計中的一個大問題。這需要護理人員和AI開發人員共同努力，不斷克服技術問題，并為他們提供更好的護理質量。

綜上所述，隨著AI技術設備的穩步發展及政府部門導向的正確引導，AI在醫療護理領域受到的關注越來越多，未來醫療護理服務模式將發生巨變，應用前景廣闊。一方面，AI技術能為患者提供更好的護理服務，提高患者的康復效果和生活質量。另一方面，AI技術會涉及患者生活隱私的倫理問題和技術難關問題，需要廣大醫護人員和計算機專家跨領域協作，不斷研發出更適合患者病情的應用。作為護士，我們需要轉變傳統護理模式，將AI作為基礎醫療工具充分應用到“家庭-社區-醫院”為一體的延續性護理中;同時要注意盡可能滿足關注患者的需求，尊重患者意愿，為完善研發提供思路。