護(hù)理機(jī)器人的應(yīng)用研究進(jìn)展

趙家君，孫雪峰，王一丹，張紅石

近年來，科學(xué)技術(shù)的進(jìn)步及人們對高質(zhì)量醫(yī)療的需求，促使機(jī)器人技術(shù)逐漸走向成熟。越來越多的研究者開始研發(fā)護(hù)理機(jī)器人，協(xié)助護(hù)理人員完成危險(xiǎn)、繁重、瑣碎的護(hù)理任務(wù)，減輕護(hù)理人員的照護(hù)負(fù)擔(dān)和壓力。護(hù)理機(jī)器人是醫(yī)療服務(wù)型機(jī)器人的一種，其中又包括康復(fù)護(hù)理類機(jī)器人、排泄類護(hù)理機(jī)器人、轉(zhuǎn)運(yùn)類護(hù)理機(jī)器人、護(hù)士助手機(jī)器人等。本文通過查閱相關(guān)文獻(xiàn)，圍繞護(hù)理機(jī)器人的國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀，護(hù)理機(jī)器人的種類和應(yīng)用情況進(jìn)行綜述，旨在為護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)提供參考，促進(jìn)推廣護(hù)理機(jī)器人的應(yīng)用。

1 護(hù)理機(jī)器人概述

1.1國外發(fā)展現(xiàn)狀 縱觀國外護(hù)理機(jī)器人發(fā)展，其面向的對象以老年人和殘障人士為主。例如，早在20世紀(jì)80年代美國Tingley Rubber Corporation公司研發(fā)的護(hù)理機(jī)器人HelpMate，其擁有傳感器與導(dǎo)航系統(tǒng)可以躲避障礙物實(shí)現(xiàn)在醫(yī)院中自主行走，替代護(hù)士完成食物和藥物的發(fā)放。之后，德國Stuttgart的自動化研究院在HelpMate的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)出了2代機(jī)器人家庭助理Care-O-Bot Ⅱ,以及自主移動護(hù)理機(jī)器人ARTOS。1987年英國MikeTopping公司成功研制出一款用于日常生活照護(hù)的機(jī)器人Handyl[1]，在當(dāng)時(shí)被稱為是世界上最成功的機(jī)器人，腦癱、中風(fēng)、肌營養(yǎng)不良、多發(fā)性硬化疾病的殘疾人以及意外事故受傷者可以方便地操作該款機(jī)器人完成進(jìn)食，但由于其穩(wěn)定性差隨后逐漸退出市場。2009年，美國又開發(fā)出一款護(hù)理機(jī)器人Meal Buddy，改進(jìn)了以往靈活度和穩(wěn)定性差的問題，技術(shù)也日漸成熟。國情和政策的支持，推動日本成為世界公認(rèn)的機(jī)器人大國。如，20世紀(jì)80年代，日本研制出MEIKONG機(jī)器人可以將老人抱至輪椅、澡盆，減輕護(hù)理人員的體力負(fù)擔(dān)。日本高級科學(xué)工業(yè)技術(shù)學(xué)院2004年上市的Paro機(jī)器人，能夠幫助老年人情感表達(dá)、提高社交互動能力，現(xiàn)已應(yīng)用到養(yǎng)老機(jī)構(gòu)[2]。2017年，日本豐田公司推出了自動助手類護(hù)理機(jī)器人(HSR)，主要用于照顧老齡化人群?？傊捎诿總€(gè)國家國情和社會需求的不同所研發(fā)的機(jī)器人也有各自的特色和側(cè)重，越來越多的國家擴(kuò)大對護(hù)理機(jī)器人的資金投入和技術(shù)支持,機(jī)器人的研發(fā)種類也越來越細(xì)化。應(yīng)用領(lǐng)域逐漸從臨床走進(jìn)家庭，功能逐漸從輔助護(hù)理工作到照護(hù)日常生活。

1.2國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 研究顯示，我國2035年老年人口比例將達(dá)29.8%以上，2050年老年人口比例將達(dá)到37.8%左右[3]。老齡化的速度逐漸加快促使市場對老年智能護(hù)理產(chǎn)品的需求逐漸增加，為機(jī)器人研發(fā)和投入提供市場。2012年，中國科學(xué)院合肥研究所研制出了一款選材輕量化的老人服務(wù)機(jī)器人，有遞送物品，跌倒檢測和遠(yuǎn)程報(bào)警等功能[4]。2018年重慶理工大學(xué)[5]針對老年人錯(cuò)誤服藥、忘記服藥等問題研發(fā)出一款智能藥箱，既能夠?qū)⒗夏耆擞盟幮畔l(fā)送到監(jiān)護(hù)人手機(jī)上，還可以提醒患者服藥。總體來講，與國外相比我國的護(hù)理機(jī)器人智能化程度偏低，靈活度與實(shí)用度欠佳，且成本高，市場普及率低。未來護(hù)理機(jī)器人的發(fā)展應(yīng)結(jié)合臨床或家庭的護(hù)理需求，滿足護(hù)理工作的需要。

2 護(hù)理機(jī)器人的種類及其應(yīng)用

2.1康復(fù)類護(hù)理機(jī)器人

2.1.1陪伴機(jī)器人 由于社會經(jīng)濟(jì)壓力的增加以及家庭結(jié)構(gòu)的變化，致使獨(dú)居老人的數(shù)量逐漸增加。缺少社會和家庭關(guān)心而導(dǎo)致的心理問題是獨(dú)居老人面臨的主要問題。為解決空巢老人心理健康問題，增加空巢老人的生活樂趣，研究人員設(shè)計(jì)出不同功能與形狀的陪伴機(jī)器人。主要有動物陪伴機(jī)器人、人形社交機(jī)器人。動物形機(jī)器人有Paro機(jī)器人[2]、AIBO機(jī)器人[6]等；人形社交機(jī)器人有Kabochan機(jī)器人等[7]。此類機(jī)器人主要應(yīng)用在養(yǎng)老院以及家庭中有認(rèn)知功能障礙的老年人，為老年人提供娛樂服務(wù)。調(diào)查顯示，發(fā)達(dá)國家和地區(qū)都在醫(yī)院和養(yǎng)老機(jī)構(gòu)使用Paro機(jī)器人，證實(shí)其能改善老年人生活質(zhì)量、提高社交互動能力、幫助老年人表達(dá)情感、減少神經(jīng)精神藥物使用[8]。Kabochan機(jī)器人具有人的特征,可以模仿人互動交流,可以很好地滿足患者的情感需求。研究證明,Kabochan可有效改善獨(dú)居老年女性的認(rèn)知功能,緩解阿爾茲海默癥患者的焦慮[9]。目前，陪伴機(jī)器人的應(yīng)用人群逐漸從阿爾茲海默癥患者擴(kuò)展到老年腦卒中、抑郁癥和健康老年人,并發(fā)現(xiàn)可以有效地減輕焦慮、減少孤獨(dú)感，提高社交參與度[10]。

由于陪伴機(jī)器人注重開發(fā)娛樂與互動功能，難以輔佐臨床護(hù)理工作，使陪伴機(jī)器人的臨床使用率低。目前，實(shí)施健康教育已經(jīng)成為醫(yī)院整體護(hù)理相當(dāng)重要的組成部分，貫穿于整體護(hù)理工作的全過程[11]，但由于護(hù)理人員的缺乏和工作的繁重難以落實(shí)對患者的健康教育。陪伴護(hù)理機(jī)器人可將醫(yī)療健康教育以及知識普及作為臨床應(yīng)用的研發(fā)重點(diǎn)，根據(jù)患者疾病所處階段提供相應(yīng)的注意事項(xiàng)，提高患者對疾病的了解程度，促進(jìn)疾病的早日康復(fù)。

2.1.2照護(hù)機(jī)器人 許多國家在經(jīng)歷老齡化，隨著老年人對?？漆t(yī)療和日常護(hù)理需求的增加，照護(hù)機(jī)器人應(yīng)運(yùn)而生。目前，照護(hù)機(jī)器人大部分具備遠(yuǎn)程監(jiān)測功能，時(shí)刻監(jiān)測老年人的生命體征與活動狀態(tài)，并且在發(fā)生意外時(shí)向家人和社區(qū)護(hù)理人員發(fā)送警報(bào)；輔助日常照料功能，提示老年人進(jìn)食、服藥，幫助老年人拿取物品等。如Zhou等[12]在原有移動機(jī)器人的基礎(chǔ)上設(shè)計(jì)研發(fā)了一款新型居家遠(yuǎn)程檢測機(jī)器人TurtleBot，美國研發(fā)的Qorvo-Sensar機(jī)器人[13]，F(xiàn)raunhofer Institute for Manufacturing Engineering and Automation(IPA)研發(fā)的機(jī)器人Care-O-Bot[14]。照護(hù)機(jī)器人的使用不僅可以輔助居家老人的日常生活，還可以減輕家庭照護(hù)壓力。目前，照護(hù)機(jī)器人的臨床應(yīng)用場景和人群較為單一，體征監(jiān)測欠缺針對性，難以形成完整的數(shù)據(jù)記錄。照護(hù)機(jī)器人的適用人群可從獨(dú)居老人擴(kuò)大到慢性病患者。老年慢性病是威脅生命健康的重要因素，準(zhǔn)確的體征監(jiān)測和定期復(fù)查是掌握疾病動向的重要方式。由于老年人的記憶力衰退，復(fù)診時(shí)難以準(zhǔn)確回憶身體狀況，或者僅憑目前感覺回答醫(yī)生詢問，增加診療難度[15]。照護(hù)機(jī)器人可根據(jù)患者的疾病類型制訂重點(diǎn)監(jiān)測項(xiàng)目和健康管理計(jì)劃，監(jiān)測患者每天的活動強(qiáng)度并給予指導(dǎo)，記錄不同活動狀態(tài)下的數(shù)據(jù)并且將異常數(shù)據(jù)發(fā)送到醫(yī)院云端、醫(yī)護(hù)人員，并通知家屬，以此縮短救治時(shí)間，提高患者生存率，降低疾病的復(fù)發(fā)率。

2.2排泄類護(hù)理機(jī)器人 排泄問題主要發(fā)生在老年、腦卒中后遺癥、癱瘓導(dǎo)致的殘疾、智力障礙、長期臥床的人群中。排泄物若處理不及時(shí)對患者的皮膚會造成傷害，嚴(yán)重者威脅生命。解決排泄問題護(hù)理人員及家屬需耗費(fèi)較多的精力。目前，智能排泄護(hù)理類機(jī)器人大部分與床或凳子結(jié)合，感應(yīng)排泄物后自動完成清理、沖洗、烘干、計(jì)量等工作。如武漢浩潤醫(yī)療科技有限公司研發(fā)的一款能與床相結(jié)合且具有排泄清洗控制系統(tǒng)的排泄護(hù)理機(jī)器人[16]，Wang等[17]發(fā)明的可移動式Excretion Care Support Robot(ECSR)機(jī)器人，深圳作為科技有限公司研究設(shè)計(jì)自動排放排泄物的護(hù)理機(jī)器人[18]等，都可以根據(jù)老年人的姿勢調(diào)整角度，滿足使用者的排泄需求。智能排泄類機(jī)器人輔助臥床病患進(jìn)行排泄護(hù)理，可以解決臥床排泄帶來的諸多問題，如連續(xù)高昂的護(hù)理費(fèi)用、隱私暴露帶來的心理不適、排泄物清理不及時(shí)對皮膚的損害等。排泄類護(hù)理機(jī)器人的出現(xiàn)能夠提高護(hù)理質(zhì)量，明顯降低護(hù)理工作量，緩解患者的精神壓力。但是，排泄類護(hù)理機(jī)器人的臨床應(yīng)用率低，主要可能與臨床護(hù)士不了解儀器的應(yīng)用特點(diǎn)，擔(dān)憂儀器價(jià)格昂貴、有可能損傷皮膚造成患者不舒適而引發(fā)醫(yī)療糾紛有關(guān)[19]。作為護(hù)理人員，智能排泄類機(jī)器人在投入臨床應(yīng)用前，應(yīng)先學(xué)習(xí)排泄類機(jī)器人的應(yīng)用知識和注意事項(xiàng)，熟練地應(yīng)用排泄類護(hù)理機(jī)器人，向家庭陪護(hù)人員普及護(hù)理機(jī)器人的相關(guān)知識，講解使用方法和注意事項(xiàng)，提高患者及家屬對排泄類護(hù)理機(jī)器人的認(rèn)可度。

2.3轉(zhuǎn)運(yùn)類護(hù)理機(jī)器人 搬運(yùn)患者是臨床護(hù)理工作中最常見的操作，但由于患者病情和體質(zhì)量等原因會加劇搬運(yùn)的困難。轉(zhuǎn)運(yùn)類護(hù)理機(jī)器人是協(xié)助醫(yī)護(hù)人員對行動不便或者臥床的病患進(jìn)行日常護(hù)理的一類機(jī)器人，可以實(shí)現(xiàn)患者病床、輪椅、手術(shù)臺之間的移動，代替醫(yī)護(hù)人員完成搬運(yùn)、轉(zhuǎn)移等勞動強(qiáng)度高的工作[20]。如汪梅花[21]發(fā)明了一種重癥患者轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，該機(jī)器人具有良好的承載能力且具有自動化功能，可以在不中斷治療的情況下實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)移，有效地降低患者的轉(zhuǎn)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)和痛苦。Wang等[22]研發(fā)了一種適用于脊髓損傷等不宜隨便改變患者體位的轉(zhuǎn)運(yùn)機(jī)器人，轉(zhuǎn)移裝置移動到患者的身下實(shí)現(xiàn)患者在擔(dān)架和床之間無縫轉(zhuǎn)接。此類機(jī)器人能減輕護(hù)理人員的體力消耗，降低患者精神壓力和轉(zhuǎn)運(yùn)風(fēng)險(xiǎn)。Tatemoto等[23]研發(fā)一款可以從輪椅向床轉(zhuǎn)運(yùn)的新型橫向轉(zhuǎn)移輔助機(jī)器人Lateral Transfer Assist Robot(LTAR)，該裝置可以在患者不站起的情況下完成橫向轉(zhuǎn)移，防止在轉(zhuǎn)運(yùn)過程中發(fā)生跌倒。目前，轉(zhuǎn)運(yùn)類護(hù)理機(jī)器人的使用并不能替代護(hù)理工作，護(hù)理人員在轉(zhuǎn)運(yùn)過程最重要的任務(wù)是要及時(shí)應(yīng)對轉(zhuǎn)運(yùn)過程中出現(xiàn)的突發(fā)狀況，保證患者的轉(zhuǎn)運(yùn)安全。

2.4護(hù)士助手機(jī)器人 護(hù)士助手機(jī)器人有別于之前的康復(fù)類、轉(zhuǎn)運(yùn)類、排泄類機(jī)器人，其主要在隔離病區(qū)擔(dān)任保護(hù)醫(yī)務(wù)人員，避免交叉感染。新型冠狀病毒性肺炎的傳播方式和癥狀特點(diǎn),要求醫(yī)護(hù)人員對患者進(jìn)行測溫、吸氧、吸痰、搶救等近距離的高風(fēng)險(xiǎn)操作。新型冠狀病毒性肺炎的高度傳染性、防護(hù)物資的短缺、患者病情變化等都給醫(yī)護(hù)工作人員增加巨大的壓力。為了達(dá)到傳染性疾病防控的防疫要求，緩解醫(yī)護(hù)人員的壓力而開發(fā)應(yīng)用的機(jī)器人在疫情中發(fā)揮了重要作用。由生物采樣、醫(yī)療觀察、藥物配送到臨床護(hù)理；由醫(yī)院診所、公共場所到個(gè)人住宅，機(jī)器人都發(fā)揮了特殊的功能[24]。如硅步機(jī)器人公司在原有基礎(chǔ)上推出一款可以邊移動邊消毒全過程無需值守的機(jī)器人[25]。創(chuàng)澤機(jī)器人公司向山東省醫(yī)療救治定點(diǎn)醫(yī)院、日照市人民醫(yī)院捐獻(xiàn)殺菌消毒機(jī)器人“創(chuàng)創(chuàng)”，可針對患者、醫(yī)護(hù)人員、醫(yī)療廢物的高頻活動區(qū)域進(jìn)行自動高水平消毒[26]。普渡等科技公司為各地疫區(qū)提供免接觸機(jī)器人配送技術(shù)方案，代替醫(yī)護(hù)人員完成部分簡單耗力且高風(fēng)險(xiǎn)的工作，在一定程度上減輕醫(yī)務(wù)人員的工作壓力，讓其能夠更加安全，高效地投入到工作當(dāng)中。

目前，為防止傳染病擴(kuò)散蔓延，減少交叉感染，入院掃碼、測體溫、預(yù)檢分診是進(jìn)入醫(yī)院重要項(xiàng)目，人員的缺乏將會增加原有的工作任務(wù)和感染風(fēng)險(xiǎn)。未來，護(hù)士助手機(jī)器人的研發(fā)要將測體溫、個(gè)人旅居史等流調(diào)詢問、預(yù)檢分診等功能相結(jié)合，改良以往的固定輸出模式，與就診人近距離溝通詢問，及時(shí)記錄就診人員情況和個(gè)人信息，將異常情況及時(shí)發(fā)送到護(hù)理人員的設(shè)備，及時(shí)啟動應(yīng)急預(yù)案降低感染的風(fēng)險(xiǎn)。

3 小結(jié)與展望

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展以及人口老齡化速度的加快，與科技結(jié)合的智能護(hù)理技術(shù)將會越來越多，對于康復(fù)患者以老年人群的照護(hù)將會更加精細(xì)。前述康復(fù)、陪護(hù)、轉(zhuǎn)運(yùn)、護(hù)士助手機(jī)器人的出現(xiàn)，很大程度上緩解了護(hù)理人員以及家屬的照護(hù)壓力。但就總體而言，國內(nèi)護(hù)理機(jī)器人發(fā)展速度落后于西方國家，護(hù)理機(jī)器人在技術(shù)研發(fā)、市場普及認(rèn)可、倫理方面存在問題。首先，大部分護(hù)理機(jī)器人都注重遠(yuǎn)程監(jiān)控使用者的動態(tài)、口令式執(zhí)行任務(wù)的研發(fā)，忽視了使用者與護(hù)理機(jī)器人之間互動與適應(yīng)方面的研究，導(dǎo)致護(hù)理機(jī)器人的適用性和靈活度較差。其次，護(hù)理機(jī)器人體積大、研制成本高、護(hù)理人員在臨床對智能護(hù)理機(jī)器人的普及少，民眾對新興技術(shù)陌生且認(rèn)可度低導(dǎo)致難以在市場普及。最后，護(hù)理機(jī)器人全面實(shí)時(shí)照護(hù)使用者生活起居過程中隱私暴露的概率增加，泄露的風(fēng)險(xiǎn)也隨之而來，同時(shí)也會給使用者造成不好的體驗(yàn)，傷及自尊。

未來，臨床護(hù)理人員應(yīng)組建科研團(tuán)隊(duì)，在工作中負(fù)責(zé)查找護(hù)理工作及患者的恢復(fù)痛點(diǎn)，聽取患者的內(nèi)心需求，制定問題的解決方案創(chuàng)造出有針對性的護(hù)理機(jī)器人。醫(yī)院同時(shí)也要重視對護(hù)理機(jī)器人的引進(jìn)與使用，提高護(hù)理機(jī)器人在臨床的使用度，讓更多的患者在臨床中接觸護(hù)理機(jī)器人，促使其從臨床逐步走進(jìn)社區(qū)和家庭。高校在護(hù)理專業(yè)學(xué)生的教學(xué)過程中要注重護(hù)理專業(yè)學(xué)生科研思維能力的培養(yǎng)，聯(lián)合各大研究院、企業(yè)舉辦創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)活動，激勵(lì)護(hù)理專業(yè)學(xué)生對護(hù)理機(jī)器人的研發(fā)。針對其開發(fā)的倫理問題，國家需要制定相關(guān)的法律制度，保護(hù)使用者的隱私。護(hù)理機(jī)器人在未來將會大規(guī)模應(yīng)用臨床，讓護(hù)理工作更加高效，護(hù)理人員將有更多的時(shí)間與患者進(jìn)行溝通交流，使護(hù)理更加有溫度。