人工智能技術(shù)應(yīng)用于癡呆病人照護(hù)的研究進(jìn)展

鄧雨芳，鄭改改，殷 月，孔天東，黃志紅*，付朝紅，李金英，彭月香

1.河南大學(xué)護(hù)理與健康學(xué)院，河南450000；2.河南省人民醫(yī)院；3.鄭州市第三人民醫(yī)院；4.鄭州大學(xué)第一附屬醫(yī)院

癡呆是全球常見(jiàn)的慢性病之一，目前，全世界約有5 000萬(wàn)人患有癡呆癥，預(yù)計(jì)到2050年將達(dá)到1.52億人。其中，步入人口老齡化的發(fā)展中國(guó)家是患病人數(shù)持續(xù)增長(zhǎng)的主力軍[1]。阿爾茨海默病（Alzheimer′s disease,AD）是導(dǎo)致癡呆的最常見(jiàn)原因，最初癥狀是短期記憶喪失，隨后是長(zhǎng)期記憶、語(yǔ)言、解決問(wèn)題和認(rèn)知功能的下降，病人最初需要在與方向識(shí)別、近事記憶相關(guān)方面得到幫助，隨著疾病的發(fā)展，其日常生活的所有活動(dòng)都需要協(xié)助。然而，由于癡呆無(wú)法治愈且患病人數(shù)持續(xù)增加，目前缺乏足夠的人力資源為病人提供照護(hù)，人工智能技術(shù)的出現(xiàn)推動(dòng)了輔助護(hù)理技術(shù)的發(fā)展，在加強(qiáng)現(xiàn)有護(hù)理技術(shù)的同時(shí)，可使病人在居家、社區(qū)中保持舒適，能最大限度地提高個(gè)人自主能力，促進(jìn)社會(huì)參與，防止虐待和社會(huì)隔離。本研究概述了“將人工智能技術(shù)應(yīng)用于癡呆病人照護(hù)的前景”[2]中目前可用的一些人工智能輔助護(hù)理技術(shù)，整合了這些技術(shù)面臨的諸多挑戰(zhàn)，并對(duì)癡呆癥護(hù)理新技術(shù)的開(kāi)發(fā)和實(shí)施提出了指導(dǎo)意見(jiàn)，提出了癡呆護(hù)理技術(shù)的發(fā)展和實(shí)施指南。

1 人工智能技術(shù)概述

人工智能是能夠模擬人類(lèi)思維、識(shí)別復(fù)雜情況、獲得學(xué)習(xí)能力及知識(shí)，并能解決問(wèn)題的智能系統(tǒng)[3]，其應(yīng)用范圍較廣，尤其在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用備受重視，主要研究領(lǐng)域是老年癡呆照護(hù)技術(shù)[4]。2015 年，我國(guó)自主研發(fā)的全自動(dòng)護(hù)理機(jī)器人問(wèn)世，可自動(dòng)識(shí)別并處理失能病人的大小便，還可通過(guò)無(wú)線(xiàn)網(wǎng)絡(luò)將病人病情信息傳送至護(hù)士站，現(xiàn)已在部分養(yǎng)老院投入使用[3]。2019 年，國(guó)務(wù)院在《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃》中指出要推動(dòng)智慧醫(yī)療發(fā)展、開(kāi)發(fā)人機(jī)協(xié)同醫(yī)療機(jī)器人、拓展智能養(yǎng)老，但我國(guó)在專(zhuān)門(mén)針對(duì)老年癡呆病人中應(yīng)用寵物機(jī)器人的研究較少。目前，國(guó)外的智能輔助技術(shù)總體上處于開(kāi)發(fā)和探索階段，部分智能輔助技術(shù)進(jìn)入循證實(shí)踐階段，部分技術(shù)處于早期開(kāi)發(fā)階段，大部分技術(shù)適用的癥狀比較單一，綜合輔助護(hù)理能力有待提升。其功能模塊包括評(píng)估和監(jiān)測(cè)、輔助設(shè)備、治療設(shè)備和護(hù)理支持技術(shù)，使病人在無(wú)人照護(hù)的情況下仍能保證生活質(zhì)量。主要適用于早期居家癡呆病人的護(hù)理，用以監(jiān)測(cè)病人的安全行為和生理狀態(tài)，幫助病人維持日常生活中的自我護(hù)理能力、提高社會(huì)參與度、改善負(fù)性情緒。目前，國(guó)外用來(lái)支持癡呆病人和護(hù)理人員的智能輔助技術(shù)見(jiàn)表1。

表1 國(guó)外支持癡呆病人和護(hù)理人員的人工智能輔助技術(shù)[5]

2 人工智能技術(shù)應(yīng)用于癡呆病人照護(hù)的主要功能

2.1 評(píng)估和監(jiān)測(cè) 癡呆病人常面臨著安全、生理和心理健康方面的問(wèn)題，而人工智能技術(shù)能夠評(píng)估病人的身心狀況，并監(jiān)測(cè)病人部分生命體征，識(shí)別早期風(fēng)險(xiǎn)。早期的智能家居技術(shù)，如Google Home，可播報(bào)天氣、提醒病人日期、居家遠(yuǎn)程控制等，尤其適用于早期癡呆病人，可幫助病人保持生活獨(dú)立。另外，由于癡呆病人平衡能力下降，跌倒事件時(shí)有發(fā)生，尤其帕金森病病人1 年內(nèi)跌倒發(fā)生率高達(dá)68%[6]，而新興的人工智能輔助技術(shù)，包括物聯(lián)網(wǎng)等技術(shù)則能通過(guò)物聯(lián)網(wǎng)連接的可穿戴設(shè)備使醫(yī)務(wù)人員能實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)病人的周?chē)h(huán)境、健康狀況，并可在其出現(xiàn)不良事件(如跌倒或嚴(yán)重疾病)之前提醒病人。此外，由于獨(dú)居老年癡呆病人容易發(fā)生意外，在家中安裝智能傳感器可以提供一種有效的手段來(lái)監(jiān)測(cè)病人健康狀況、身體活動(dòng)度和社會(huì)參與度。

如監(jiān)測(cè)癡呆病人在家中特定房間里待的時(shí)間、趴在地上的時(shí)間、白天和晚上睡覺(jué)的時(shí)間以及外出的時(shí)間。如果檢測(cè)到任何潛在的問(wèn)題，傳感器可向護(hù)理人員或緊急服務(wù)人員發(fā)出警報(bào)[7]。

2.2 健康照護(hù)技術(shù) 一些智能機(jī)器人能通過(guò)健康照護(hù)功能為病人提供身體護(hù)理和社會(huì)支持，提高病人自護(hù)能力，并減輕照護(hù)者負(fù)擔(dān)。如智能機(jī)器人可提供預(yù)約治療、用藥提醒和飲食指導(dǎo)的服務(wù)，并提醒病人注意跌倒或脫水的風(fēng)險(xiǎn)，重要的是，機(jī)器人不具有社會(huì)屬性，也不會(huì)評(píng)判、虐待病人[8-9]。最近由歐盟2020 地平線(xiàn)項(xiàng)目研發(fā)的RAMCIP 服務(wù)機(jī)器人[10]，用于輕度認(rèn)知障礙病人家庭護(hù)理，RAMCIP 的任務(wù)包括預(yù)測(cè)跌倒風(fēng)險(xiǎn)、開(kāi)燈、監(jiān)控個(gè)人行為、送藥和水、撿東西以及通過(guò)視頻會(huì)議系統(tǒng)將病人與家人聯(lián)系起來(lái)，迄今為止，已在10個(gè)家庭中進(jìn)行了RAMCIP 的試點(diǎn)試驗(yàn)。Care-O-Bot 是德國(guó)弗勞恩霍夫制造工程和自動(dòng)化研究所開(kāi)發(fā)的移動(dòng)助手，旨在支持癡呆病人的日常生活[11]，與大多數(shù)機(jī)器人不同，Care-O-Bot能履行一系列的角色，由一個(gè)模塊化的控制系統(tǒng)針對(duì)使用者的具體情況進(jìn)行配置。Care-O-Bot的角色包括購(gòu)物助理、博物館導(dǎo)覽、個(gè)人護(hù)理助理；在個(gè)人護(hù)理模式下，會(huì)執(zhí)行抓取、搬運(yùn)等任務(wù)，保證病人充分的水分補(bǔ)充和提醒，更重要的是它能使用人工智能系統(tǒng)評(píng)估病人的情緒，并利用這些情緒信息修改溝通反應(yīng)。此外，新開(kāi)發(fā)的聲控服務(wù)機(jī)器人可以承擔(dān)單一的任務(wù)，如功能鍛煉指導(dǎo)和幫助以及舉起個(gè)體。日本已經(jīng)研發(fā)出能在移動(dòng)時(shí)避開(kāi)障礙物的機(jī)器人輪椅[12]，在被診斷為癡呆癥后，病人面臨的最大挑戰(zhàn)之一就是失去獨(dú)立性，因?yàn)樗麄兊鸟{駛執(zhí)照會(huì)因認(rèn)知障礙而被吊銷(xiāo)，未來(lái)有機(jī)會(huì)通過(guò)自動(dòng)駕駛汽車(chē)的引入來(lái)保持這些個(gè)體的獨(dú)立性，病人將能叫一輛自動(dòng)駕駛汽車(chē)帶他們?nèi)ピ\所、超市、見(jiàn)家人和朋友，而不用擔(dān)心迷路或因迷路造成事故[13]。

2.3 緩解不良心理情緒 癡呆病人多伴隨有負(fù)性情緒，如孤獨(dú)感、抑郁、恐懼和憤怒等，通過(guò)人工智能技術(shù)研發(fā)的機(jī)器人能緩解病人不良心理癥狀[14]。目前，已有幾種不同版本的治療機(jī)器人用于幫助癡呆病人緩解負(fù)性情緒[15]。例如，網(wǎng)真機(jī)器人是遠(yuǎn)程控制的移動(dòng)視頻會(huì)議系統(tǒng)，可通過(guò)與家人和朋友進(jìn)行視頻會(huì)議來(lái)提高社會(huì)參與度，減少病人不良情緒，其他機(jī)器人系統(tǒng)可以提供刺激的娛樂(lè)，而虛擬仿真技術(shù)可以刺激病人產(chǎn)生新的體驗(yàn)并減少恐懼心理[16-17]。另外，治療型寵物機(jī)器人，如日本研發(fā)的帕羅機(jī)器人，是以一只名叫豎琴的海豹為原型，這種動(dòng)物機(jī)器人鼓勵(lì)病人參與社交，在不同類(lèi)型的證據(jù)支持中，機(jī)器海豹擁有緩解老年癡呆病人心理癥狀的最佳證據(jù)，類(lèi)似的寵物機(jī)器人如CuDDler，在對(duì)輕度癡呆病人進(jìn)行5 周的心理護(hù)理干預(yù)之后，大部分病人認(rèn)為其情緒得到明顯改善、生活樂(lè)趣增加[18]。

2.4 提供照顧者支持 國(guó)外的癡呆病人大多生活在福利院、養(yǎng)老院等地方，受傳統(tǒng)孝道思想影響，國(guó)內(nèi)的癡呆病人以家庭照護(hù)為主，約90%的癡呆病人都采取家庭照護(hù)形式[19-20]，然而，無(wú)論采取何種照護(hù)形式，癡呆病人都給照護(hù)者帶來(lái)了較重的照護(hù)負(fù)擔(dān)，而人工智能的出現(xiàn)減輕了癡呆病人對(duì)人力資源的占用，緩解了人力資源緊張的壓力。如RIBA Ⅱ搬運(yùn)機(jī)器人可以使體重達(dá)80 kg 的病人從地板或床上安全地轉(zhuǎn)移到椅子或輪椅上，極大地減輕了照護(hù)者負(fù)擔(dān)；像Obi 進(jìn)食機(jī)器人有勺子這樣的輔助設(shè)備，能夠輔助病人在不灑出食物的情況下進(jìn)食，無(wú)須專(zhuān)門(mén)的照護(hù)者為癡呆病人喂食，幫助病人保持獨(dú)立并緩解醫(yī)護(hù)資源短缺狀況，減輕照護(hù)者負(fù)擔(dān)。

3 障礙與挑戰(zhàn)

3.1 公眾對(duì)人工智能機(jī)器人的接受度 盡管在過(guò)去的10 年中，人工智能技術(shù)發(fā)展迅猛，但作為人工智能主要載體的機(jī)器人，公眾對(duì)其態(tài)度卻褒貶不一[21]。對(duì)機(jī)器人的接受程度取決于機(jī)器人是被視為與護(hù)理人員并肩工作的技術(shù)，還是作為護(hù)理人員的補(bǔ)充，抑或作為受雇人的替代品。支持者認(rèn)為，與人類(lèi)護(hù)理相比，機(jī)器人有許多潛在的優(yōu)勢(shì)，他們可以被安排以一種情感支持的方式提供護(hù)理，與機(jī)器人相比，人提供照料的質(zhì)量取決于照護(hù)者的工作量以及他們對(duì)受護(hù)者的感覺(jué)，而機(jī)器人卻不存在這種情況，這就可以避免照護(hù)者濫用個(gè)人權(quán)利。然而，反對(duì)者認(rèn)為機(jī)器人不應(yīng)該提供護(hù)理，除非它們能識(shí)別受護(hù)人的情緒變化并能做出情感互動(dòng)，雖然在這一領(lǐng)域已取得進(jìn)展，但目前大多數(shù)可用的技術(shù)都不能恰當(dāng)?shù)刈R(shí)別或反映人類(lèi)的情緒[22]。此外，還有部分醫(yī)護(hù)人員認(rèn)為將人工智能應(yīng)用于醫(yī)療行業(yè)是對(duì)其權(quán)威的挑戰(zhàn)。關(guān)于機(jī)器人對(duì)社會(huì)是好是壞的爭(zhēng)論較多，國(guó)外一項(xiàng)關(guān)于公眾對(duì)機(jī)器人態(tài)度的調(diào)查發(fā)現(xiàn)[23]，歐盟公民對(duì)機(jī)器人表現(xiàn)出積極的態(tài)度，并且愿意讓機(jī)器人協(xié)助他們工作，但是，這些受訪(fǎng)者也多數(shù)(60%)認(rèn)為機(jī)器人不應(yīng)該照顧孩子、老人或殘疾人；國(guó)內(nèi)一些研究者調(diào)查發(fā)現(xiàn)，病人對(duì)人工智能機(jī)器人的接受度尚處于淺層次，但病人對(duì)將機(jī)器人應(yīng)用于醫(yī)療輔助環(huán)節(jié)的接受度高于將其應(yīng)用于醫(yī)療核心環(huán)節(jié)[24]。

3.2 倫理問(wèn)題 人工智能技術(shù)已成為當(dāng)代及未來(lái)發(fā)展的驅(qū)動(dòng)力之一，但對(duì)其涉及倫理問(wèn)題的爭(zhēng)論從未間斷。歐盟委員會(huì)支持開(kāi)發(fā)人工智能機(jī)器人，以改善老年人的照護(hù)現(xiàn)狀[25]，但倫理問(wèn)題仍然突出，主要爭(zhēng)論是部分人認(rèn)為這些技術(shù)可能欺騙病人的情感與尊嚴(yán)[26]。例如，癡呆病人可能會(huì)把動(dòng)物機(jī)器人當(dāng)成真正的動(dòng)物作為情感陪伴，如果機(jī)器人發(fā)生故障，沒(méi)有專(zhuān)門(mén)的機(jī)構(gòu)進(jìn)行維修，病人可能會(huì)因?qū)C(jī)器人傾注過(guò)多感情受到嚴(yán)重的心理打擊，進(jìn)而引發(fā)新的心理問(wèn)題[27-28]。除此之外，隱私問(wèn)題也是關(guān)注的重點(diǎn)，目前，人工智能收集、存儲(chǔ)和上傳病人數(shù)據(jù)技術(shù)方面的法律尚不健全，因此，可能發(fā)生病人個(gè)人信息被泄露的風(fēng)險(xiǎn)[29]。總的來(lái)說(shuō)，當(dāng)前的醫(yī)療人工智能仍處于初級(jí)階段，應(yīng)用之初可能因技術(shù)不足、程序漏洞或管理不善而引發(fā)設(shè)備故障、醫(yī)療事故等問(wèn)題，這就會(huì)產(chǎn)生醫(yī)療責(zé)任難以劃分的問(wèn)題，因此，人工智能產(chǎn)生的倫理問(wèn)題必須引起重視,增強(qiáng)研發(fā)主體的道德責(zé)任感，積極推進(jìn)人工智能發(fā)展規(guī)范化、法律化是走出人工智能倫理困境的關(guān)鍵一步[30]。

3.3 價(jià)格和維修問(wèn)題 盡管一些人工智能輔助機(jī)器人很有發(fā)展前景，但這類(lèi)產(chǎn)品往往因無(wú)法批量生產(chǎn)造成價(jià)格高昂，目前僅有少量人工智能機(jī)器人用于商業(yè)用途[31]，可能與它們?cè)谘邪l(fā)機(jī)構(gòu)或在大學(xué)內(nèi)研發(fā)有關(guān)，這些機(jī)構(gòu)不一定尋求產(chǎn)品商業(yè)化的機(jī)會(huì)，也可能與完成指定的技術(shù)任務(wù)有關(guān)。另外，由于人工智能從產(chǎn)品的概念化到測(cè)試和商業(yè)化耗時(shí)之長(zhǎng)會(huì)產(chǎn)生高昂的生產(chǎn)成本，盡管帕羅公司于2009 年在美國(guó)獲得了醫(yī)療設(shè)備的地位，這使得客戶(hù)可通過(guò)醫(yī)療保險(xiǎn)、政府資助的家庭護(hù)理計(jì)劃和一些私人保險(xiǎn)公司對(duì)帕羅的處方治療進(jìn)行報(bào)銷(xiāo)[32]，但其高昂的費(fèi)用仍令許多病人望而卻步。此外，維修成本過(guò)高也限制了其適用性，由于全球服務(wù)合同尚未簽訂，機(jī)器人一旦發(fā)生故障，需要返回原產(chǎn)國(guó)進(jìn)行維修，維修費(fèi)用、跨國(guó)郵費(fèi)、維修時(shí)間等問(wèn)題都有待解決。

3.4 研發(fā)技術(shù)問(wèn)題 在研發(fā)智能輔助設(shè)備時(shí)，注意事項(xiàng)較多。國(guó)外針對(duì)癡呆癥護(hù)理技術(shù)研發(fā)指南見(jiàn)表2。

表2 國(guó)外針對(duì)癡呆癥護(hù)理技術(shù)研發(fā)指南[2]

3.5 審批過(guò)程復(fù)雜 目前國(guó)外的審批機(jī)構(gòu)主要包括美國(guó)食品和藥品管理局、澳大利亞藥品管理局和歐洲委員會(huì)等[33]，批準(zhǔn)用于特定醫(yī)療適應(yīng)證的技術(shù)。這些機(jī)構(gòu)旨在確保作為醫(yī)療設(shè)備或涉及診斷、預(yù)防、監(jiān)測(cè)、治療或減輕疾病技術(shù)的安全性和有效性。目前，國(guó)外只有帕羅公司通過(guò)了監(jiān)管部門(mén)復(fù)雜的批準(zhǔn)流程[2]，審批過(guò)程復(fù)雜、審批周期長(zhǎng)，均阻礙了創(chuàng)新，延誤了新技術(shù)的可用性。因此，提高審批效率與質(zhì)量、簡(jiǎn)化審批過(guò)程，對(duì)推進(jìn)人工智能技術(shù)在醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展尤為重要。

4 小結(jié)

本研究闡述了人工智能技術(shù)對(duì)未來(lái)癡呆病人護(hù)理的貢獻(xiàn)，提出了人工智能技術(shù)面臨的困境與挑戰(zhàn)。由于全球癡呆病人的數(shù)量預(yù)計(jì)在未來(lái)還會(huì)持續(xù)增長(zhǎng)，故將人工智能技術(shù)與護(hù)理結(jié)合起來(lái)照護(hù)癡呆病人是大勢(shì)所趨，盡管倫理問(wèn)題持續(xù)引起關(guān)注，但如若要擴(kuò)大以家庭為基礎(chǔ)的癡呆病人的護(hù)理規(guī)模，就應(yīng)把人工智能技術(shù)視為社會(huì)的一部分。參與研發(fā)人員應(yīng)是有醫(yī)療健康相關(guān)專(zhuān)業(yè)背景的復(fù)合型人才，還應(yīng)增強(qiáng)研發(fā)主體的道德責(zé)任感，避免觸及法律底線(xiàn)。此外，相關(guān)審批部門(mén)應(yīng)簡(jiǎn)化審批流程，相關(guān)生產(chǎn)部門(mén)必須堅(jiān)持以醫(yī)務(wù)人員為主導(dǎo)、人工智能為輔助的原則，同時(shí)做好智能設(shè)備的維修工作，進(jìn)而推動(dòng)人工智能技術(shù)與醫(yī)療健康領(lǐng)域的融合。