仿人型機器人在兒童1型糖尿病管理中角色及應用的研究進展

紀榮建，劉敏，王仁秀，張嵐，張敏，許翠萍

(1.山東大學 護理與康復學院，山東 濟南 250012；2.山東第一醫科大學 護理學院，山東 泰安 271000；3.山東中醫藥大學 護理學院，山東 濟南 250014；4.山東第一醫科大學第一附屬醫院 產房，山東 濟南 250014；5.山東大學附屬千佛山醫院 護理部，山東 濟南 250014)

1型糖尿病(type 1 diabetes mellitus，T1DM)是一種自身免疫性疾病，表現為β細胞破壞和絕對胰島素缺乏癥，估計全球每100 000兒童中有11.2位患兒[1]。研究[2]顯示，1980-2013年，我國T1DM發病率的年平均值為0.74人/10萬人年，且發病率呈上升趨勢。此外，T1DM常伴有不同嚴重程度的并發癥，如早期動脈粥樣硬化和糖尿病性神經病，嚴重威脅機體生命安全[3]。目前，糖尿病的自我管理包括生活方式監測、異常葡萄糖水平癥狀識別及藥物控制等[4]。隨著技術創新，仿人型機器人已被應用于健康教育、兒童護理等醫療照護領域[5]。研究[6]表明，運用仿人型機器人可幫助腦性癱瘓兒童功能恢復。本研究旨在探討仿人型機器人在糖尿病患兒自我管理的應用現狀，以期為臨床干預兒童T1DM提供依據。

1 仿人型機器人的類型及特征

仿人型機器人是較為復雜的機電系統，同時具備人類的物理屬性，可根據編程算法進行交流、解釋信息及執行活動[7]。根據其主要用途，大致分為兩個類別：一類用于工業應用，另一類用于人機交互的健康教育、醫療管理[8]。仿人型機器人的設計旨在利用社交和情感屬性實現參與、激勵、指導以及教育功能，并提供支持、促進溝通、監控績效以及改善機體對健康需求的依從性[9]，其特征主要包括視覺系統、操縱任務和感應行為[10]。

2 仿人型機器人在兒童T1DM管理中角色

2.1 疾病管理者 疾病管理包括糖尿病護理和支持。機器人通過物理操作系統收集T1DM兒童的飲食、活動、藥物及身體健康狀況，提供實時反饋和建議[11]。此外，還能夠協助測量血糖、注射胰島素并記錄相應數值[12]。機器人內含的認知及社會分析系統，可使用閑聊功能鼓勵孩子進行興趣愛好、生活方式、糖尿病和營養日記等主題的相互交流，進而提高T1DM兒童管理依從性[13]。

2.2 教育者 仿人型機器人提供有關糖尿病癥狀管理的教育及活動模塊，并以問答形式擁有龐大的糖尿病信息數據庫[14]。其個性化設計可通過與孩子們進行的智力測驗、舞蹈或模仿游戲來促進糖尿病知識的學習進程[12]。此外，機器人還可利用認知功能判斷兒童心情是否良好，以選擇學習新事物的最佳時機[15]。

2.3 情感支持者 仿人型機器人通過多種途徑為T1DM兒童提供情感支持。Belpaeme等[16]研究顯示，機器人通過模仿動作和跳舞游戲為患兒提供有趣、吸引人的娛樂項目，目的在于與兒童建立緊密的聯系及深厚的友誼。兒童還能夠通過仿人型機器人的陪伴或輔助干預來滿足機體對自主能力和相關性的心理需求[12]。甚至，機器人經過編程分析，可推斷兒童的心理狀態及情感，促進其自我披露[17]。此外，仿人型機器人還能實現與兒童的直接互動交流，并在社交交流中實現移情關注；機器人在愉悅而安全的環境中提供情感支持，彌補患兒與正常兒童在交往中的缺陷等[18]。

2.4 正向激勵者 仿人型機器人被設定為以支持治療為目的，通過激勵性對話和多途徑增強兒童的糖尿病管理能力及意識，并在授權機制下建立兒童控制糖尿病的自信心[16]，鼓勵其參與到糖尿病自我管理中。基本過程：了解兒童的健康狀況，通過編程做出明智的決定，發展自我管理技能以及應對技巧等[19]。此外，Neerincx等[20]研究顯示，仿人型機器人還可通過物理及認知操作系統識別患兒的消極行為或情緒，進而發出提示性語言，說服表現力較弱的兒童更多地參與推薦的活動，以達到管理的目的。

2.5 醫患間的溝通者 仿人型機器人作為糖尿病兒童與醫療衛生專業人員之間聯系的溝通者。Mall等[21]研究表明，機器人能夠提供視頻會議功能，作為支持醫患互動和患者端測量功能的移動平臺。此外，在糖尿病患兒自我檢測過程中，扮演著私人醫生的角色，能夠及時、準確地收集有關血糖、飲食、身體活動、用藥和健康狀態等相關信息，還能夠實現與糖尿病兒童間的病情問診等互動式口頭對話過程[22]。值得關注的是，機器人可以提供有關血糖波動的警報，以提醒兒童進行葡萄糖測定，是醫護人員實時掌握患兒健康狀況的重要途徑[23]。

3 仿人型機器人對兒童T1DM干預效果

3.1 改善患兒情緒及體驗感 仿人型機器人輔助干預兒童T1DM管理的原始研究仍處于早期階段。Baroni等[24]研究顯示，作為患有糖尿病的兒童，其認知和管理動機尚不完善，較容易出現抵觸、哭鬧等抗拒表現。因此，這對糖尿病兒童情緒調節有關的心理技能提出了更高的要求。仿人型機器人的主要目的是支持患兒的自我管理，尤其是建立自尊和自信心。Canamero等[25]對T1DM患兒利益相關者包括糖尿病兒童、其兄弟姐妹、父母以及參與其糖尿病教育和護理的醫療保健專業人員進行半結構化訪談，探討仿人型機器人的潛在作用。結果顯示，機器人可以執行許多特定功能，進而實現支持糖尿病兒童的日常生活，改善其糖尿病患兒病恥感、緊張等情緒。此外，因機器人具有寓教于樂的功能，還能夠增強患兒參與疾病管理的體驗感。未來需要多中心、大樣本、高質量的隨機對照試驗加以驗證，以期為廣泛應用于T1DM患兒臨床治療提供依據。

3.2 增加患兒的參與性 良好的互動性可增加機體的參與性[21]。Sinoo等[14]在荷蘭開展的一項為期4 d的糖尿病訓練營中，該項目的仿人型機器人由一個實體機器人、攝像頭及虛擬化身的移動應用設備組成，其主要操作為生成對話文本，在測驗過程中選擇問題、評估孩子的情緒狀態、監控目標進程以及指導孩子下一步應采取的行動。結果顯示，患兒對仿人型機器人的友誼比對朋友更加強烈，且與虛擬形象之間的友誼越強，越有動力去使用該應用程序，交互性就越強。這提示，在醫療照護中補充機器人可以增強兒童的參與性及互動性，強化堅持使用自我管理系統的意愿。生活記錄式日記能夠使個體進行自我監督及自我管理，但患兒很少能夠堅持每日記事。Van等[26]研究顯示，仿人型機器人能夠支持和激勵T1DM兒童養成書寫日記的習慣，患兒會在日記中分享更多的個人日常經歷，且維持書寫日記的時間更長[26]。

3.3 改善患兒對糖尿病認知 對糖尿病相關知識充足的認知能夠幫助患兒更好地進行自我監控及自我管理。Henkemans等[27]對曾或正在使用糖尿病機器人的6名糖尿病護理人員、8～12歲的9名T1DM兒童及9名患兒父母實施半結構式訪談。護士及父母訪談結果顯示：仿人型機器人作為輔助工具能夠彌補家庭照護的不足、提高患兒關于糖尿病管理的相關認知。對患兒訪談結果顯示：仿人型機器人能夠把他們當作正常玩伴，還能豐富其對糖尿病相關知識、提高認知。Alotaibi等[19]設計了一種用于兒童糖尿病管理和教育系統的Aisoylv5仿人型機器人，該系統可改善兒童對T1DM的管理，并使其獲得疾病管理的相關知識。

3.4 提升患兒自我管理能力 對T1DM的患兒而言，其自控能力、認知存在不成熟、不完備等特點，如何提升其自我管理能力值得關注。Mall等[21]進行的一項隨機對照試驗研究，試驗組通過仿人型機器人進行糖尿病自我管理教育游戲，對照組給予常規健康教育，每6周干預一次，50 min/次，共3次。該項研究顯示，試驗組患兒的心情更愉悅、糖尿病管理相關知識答對率更高 ，并且更有動力去玩第四次；對音頻/視頻記錄的分析表明，在參與方面，使用機器人的兒童更善于社交，也更積極地進行自我管理(均P<0.05)。這提示，實施糖尿病自我管理游戲能夠使患兒在一種愉快、吸引力強和激勵的環境下，提高兒童的健康素養，幫助患有T1DM的兒童進行自我管理，更加主動地應對疾病。此外，該項研究基于自我決定理論，即提供建設性反饋、承認情感和情緒、鼓勵競爭和建立融洽關系等策略，在今后探討仿人型機器人的干預效果時，可以與該理論結合，以達到事半功倍的效果。Baroni等[24]開展了一項仿人型機器人對T1DM兒童(n=5)干預的研究，干預共進行3次，每次間隔2～3周，內容為孩子和機器人輪流提問有關糖尿病的多項問題。研究顯示，干預后兒童認為仿人型機器人能夠增加個體對糖尿病的自我管理。但值得注意的是，隨干預時間延長，患兒對仿人型機器人的感興趣程度呈下降趨勢。因此，在未來實施過程中，研究者可適當增加兒童感興趣的話題或者方式，采用寓教于樂的形式進行糖尿病自我管理的培養。

4 小結

本研究綜述了仿人型機器人在兒童T1DM管理中的角色及初步應用效果。可歸納為機器人起著疾病管理者、教育者、情感支持者、正向激勵者及醫患間溝通者等五個重要角色。目前已有一些研究顯示仿人型機器人在兒童糖尿病管理方面起到一定積極作用，能改善患兒情緒及體驗感、增加患兒的互動性、改善患兒對糖尿病認知及提升患兒自我管理能力。未來應開展大規模、多中心、設計嚴謹的隨機對照試驗進一步探討仿人型機器人在醫療照護領域的確切作用。