人工智能機(jī)器人在妊娠期糖尿病孕婦居家自我管理中的應(yīng)用

李果 王慧玲 朱玉芬 呂云 解紅文 丁臘春 朱小蘭 孫娟

妊娠期糖尿?。℅estational Diabetes Mellitus，GDM）是妊娠期最常見的代謝性疾病[1]。隨著人們生活方式的改變及生育年齡的后移，其發(fā)生率在全球范圍內(nèi)呈明顯上升趨勢[2-3]。GDM可導(dǎo)致一系列近、遠(yuǎn)期母嬰并發(fā)癥，嚴(yán)重危害母嬰健康。研究表明，良好的自我管理對血糖控制和減少母嬰并發(fā)癥具有重要意義[4]，但相關(guān)調(diào)查結(jié)果顯示，GDM孕婦缺乏疾病應(yīng)對能力[5]，自我管理處于良好水平的孕婦不足三分之一[6]。對GDM孕婦的居家自我管理進(jìn)行規(guī)范指導(dǎo)及監(jiān)督，是提高其自我管理水平及依從性的關(guān)鍵。近年來，人工智能（Artificial Intelligence，AI）技術(shù)的迅猛發(fā)展為健康管理開辟了新路徑，特別是在慢性病患者的管理中應(yīng)用效果顯著[7-9]。2021年—2022年我院將AI機(jī)器人專利成果應(yīng)用于GDM孕婦的自我管理中[10]，現(xiàn)將結(jié)果報(bào)告如下。

1 對象與方法

1.1 研究對象

經(jīng)醫(yī)院倫理委員會(huì)審批，采用便利抽樣法，選取從2021年7月至2022年2月在我院確診為GDM的80例孕婦作為研究對象。納入標(biāo)準(zhǔn)：①符合中華醫(yī)學(xué)會(huì)《妊娠合并糖尿病診治指南（2014）》[11]的GDM診斷標(biāo)準(zhǔn)；②本次妊娠前無高血壓、糖尿病及其他內(nèi)分泌等疾病；③在本院產(chǎn)檢并計(jì)劃在本院分娩；④自愿參加并簽訂知情同意書；⑤初中以上文化水平，意識清醒，無認(rèn)知障礙。排除標(biāo)準(zhǔn)：①妊娠＞30周；②有其他妊娠合并癥或并發(fā)癥；③多胎妊娠。采用非同期對照，將2021年7月—10月符合納入及排除標(biāo)準(zhǔn)的40例孕婦納入對照組，將2021年11月至2022年2月符合納入及排除標(biāo)準(zhǔn)的40例孕婦納入觀察組。

1.2 研究方法

1.2.1 AI機(jī)器人設(shè)計(jì)及功能

AI機(jī)器人是本院發(fā)明的專利成果，醫(yī)院與專業(yè)語音公司合作將發(fā)明成果轉(zhuǎn)化為實(shí)物。在現(xiàn)有移動(dòng)醫(yī)療實(shí)踐的基礎(chǔ)上，應(yīng)用自然語言理解、人機(jī)交互等AI技術(shù)實(shí)現(xiàn)孕婦體征上傳、生活方式管理及監(jiān)督、智能咨詢與隨訪功能，滿足孕婦多層次需求。機(jī)器人涵蓋了人機(jī)交互平臺(tái)、云平臺(tái)、問診記錄模塊、知識平臺(tái)及個(gè)人健康檔案平臺(tái)[10]?；诖髷?shù)據(jù)共享，整合孕婦的診療數(shù)據(jù)和個(gè)人健康數(shù)據(jù)，形成完整的個(gè)人健康檔案；通過人機(jī)交互，及時(shí)掌握孕婦健康狀況并給予相應(yīng)指導(dǎo)；將孕產(chǎn)本體知識庫與互聯(lián)網(wǎng)搜索融合，實(shí)現(xiàn)保健知識實(shí)時(shí)獲取。系統(tǒng)構(gòu)架見圖1。

AI機(jī)器人服務(wù)功能分為用戶端和醫(yī)護(hù)人員管理端。用戶端：支持與用戶全程語音交互，具有健康管理、孕產(chǎn)隨訪、智能咨詢、預(yù)約掛號四大功能模塊。健康管理包括血壓、血糖、體質(zhì)量、膳食等信息的錄入、存儲(chǔ)、分析和預(yù)警；孕產(chǎn)隨訪包括孕期產(chǎn)檢隨訪、健康知識考核、量表填寫、健康計(jì)劃等；智能咨詢可對患者的聲音數(shù)據(jù)進(jìn)行分析和轉(zhuǎn)換，從預(yù)先構(gòu)建的知識庫中提取有效信息并反饋給患者；預(yù)約掛號提供預(yù)約產(chǎn)檢、產(chǎn)檢提醒和報(bào)告推送功能。醫(yī)護(hù)人員管理端：醫(yī)護(hù)人員使用電腦訪問，包括患者管理、隨訪管理和智能問答模塊?；颊吖芾硖峁┗颊呔C合查詢與信息展示服務(wù)；隨訪管理包括隨訪方案配置、隨訪方案下發(fā)及隨訪結(jié)果統(tǒng)計(jì)與分析；智能問答模塊可對客戶端展示的智能咨詢知識數(shù)據(jù)進(jìn)行維護(hù)。

1.2.2 干預(yù)方法

1.2.2.1 對照組干預(yù)方案

對照組患者確診為GDM后，接受如下干預(yù)。①建立GDM健康檔案，產(chǎn)科醫(yī)生和糖尿病?？谱o(hù)士根據(jù)患者病情，給予綜合性評估、個(gè)性化健康指導(dǎo)及自我管理指導(dǎo)，包括糖尿病運(yùn)動(dòng)、飲食和藥物治療及心理相關(guān)行為指導(dǎo)等。②發(fā)放糖尿病自我健康管理手冊，定期監(jiān)測血糖，觀察病情變化，評價(jià)患者自我管理的方法和效果。③定期在GDM專病門診進(jìn)行產(chǎn)檢，監(jiān)測胎兒發(fā)育情況。管理時(shí)間為從患者確診糖尿病開始至分娩結(jié)束。

1.2.2.2 觀察組干預(yù)方案

觀察組在對照組的基礎(chǔ)上使用AI機(jī)器人進(jìn)行居家自我管理，具體方案如下。①GDM孕婦入組時(shí)簽訂AI機(jī)器人使用協(xié)議，糖尿病?？谱o(hù)士發(fā)放機(jī)器人，協(xié)助用戶綁定并登錄，一對一講解并演示AI機(jī)器人功能和使用方法，教會(huì)孕婦自我體征測量方法，確保孕婦完全掌握。②居家管理內(nèi)容。a.體征監(jiān)測。母嬰專科護(hù)士根據(jù)評估結(jié)果，預(yù)先在后臺(tái)患者管理模塊中錄入孕婦的體征管理目標(biāo)，孕婦根據(jù)要求通過機(jī)器人錄入血糖、血壓、體質(zhì)量、心率等數(shù)值。接收到異常值提醒后，醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行遠(yuǎn)程指導(dǎo)或安排孕婦就診。所錄體征自動(dòng)生成趨勢圖，與目標(biāo)色帶形成直觀對照，供孕婦及管理者調(diào)閱。b.膳食指導(dǎo)。機(jī)器人根據(jù)孕周和BMI計(jì)算孕婦每日所需熱量并提供相應(yīng)熱量的食譜，孕婦也可自主搭配，在機(jī)器人上選擇每日計(jì)劃食用的食物種類及份數(shù)，當(dāng)熱量超過或低于所需熱量的10%時(shí)，機(jī)器人提醒孕婦調(diào)整飲食計(jì)劃。飲食計(jì)劃確認(rèn)后自動(dòng)保存。c.運(yùn)動(dòng)管理。糖尿病?？谱o(hù)士根據(jù)孕婦體質(zhì)量、運(yùn)動(dòng)適應(yīng)證及運(yùn)動(dòng)習(xí)慣與孕婦共同制定運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，機(jī)器人提供生育舞蹈、孕期瑜伽等跟練視頻，以每周至少3 d，累積時(shí)長至少為150 min的中等強(qiáng)度鍛煉為目標(biāo)[12]，在機(jī)器人上打卡記錄。機(jī)器人每周反饋運(yùn)動(dòng)情況。d.信息支持。孕婦遇到疑問時(shí)可隨時(shí)喚醒機(jī)器人并提問。此外，糖尿病?？谱o(hù)士、營養(yǎng)?？谱o(hù)士及母嬰?？谱o(hù)士共同整合了包括GDM知識、飲食指導(dǎo)、運(yùn)動(dòng)指導(dǎo)、藥物指導(dǎo)、孕期保健和母嬰護(hù)理的健康教育包。健康教育包分為必修及選修：必修為共性指導(dǎo)，機(jī)器人每周按計(jì)劃推送3次；選修為個(gè)性化指導(dǎo)，即母嬰?？谱o(hù)士通過評估，推送給孕婦的有針對性的健康宣教。內(nèi)容推送后機(jī)器人燈閃爍亮起，提醒孕婦收聽或觀看并完成相應(yīng)內(nèi)容的考核，機(jī)器人對考核不達(dá)標(biāo)的教育內(nèi)容會(huì)提醒孕婦再次進(jìn)行學(xué)習(xí)直至考核通過。所有健康教育內(nèi)容可重復(fù)收聽或觀看。e.綜合指導(dǎo)。孕婦除了進(jìn)行體征、膳食及活動(dòng)情況的主動(dòng)隨訪外，母嬰專科護(hù)士通過評估為孕婦制定個(gè)性化隨訪方案，如通過推送焦慮、自我效能等量表來了解孕婦的心理狀態(tài)，管理團(tuán)隊(duì)根據(jù)隨訪結(jié)果給予孕婦相應(yīng)的健康管理建議。③干預(yù)結(jié)束完成滿意度調(diào)查后，AI機(jī)器人交由專人回收處理。

1.2.3 質(zhì)量控制

所有管理成員均經(jīng)過統(tǒng)一培訓(xùn)，掌握研究方案、干預(yù)流程、機(jī)器人應(yīng)用及后臺(tái)管理。成員間分工協(xié)作，定期研討。

1.3 評價(jià)指標(biāo)

1.3.1 血糖控制達(dá)標(biāo)率

孕婦于妊娠32周、37周各采集（分娩時(shí)未滿37周者于入院當(dāng)日采集）一次空腹血糖（Fasting Blood Glucose，F(xiàn)BG）、餐后2 h血糖（2 hour Postprandial Blood Glucose，2hPBG）、糖化血紅蛋白（HbA1c）。血糖控制目標(biāo)：FBG為3.3～5.3 mmol/L，2hPBG為4.4～6.7 mmol/L，HbA1c＜5.5%[13]。2次采集3項(xiàng)數(shù)值均在目標(biāo)范圍內(nèi)為達(dá)標(biāo)。

1.3.2 孕期體質(zhì)量增長達(dá)標(biāo)率

根據(jù)推薦體質(zhì)量控制目標(biāo)：孕前體質(zhì)量指數(shù)（Body Mass Index，BMI）＜18.5 kg/m2者，孕期適宜增重12.5～18.0 kg；孕前BMI在18.5～24.9 kg/m2之間者，適宜增重11.5～16.0 kg；孕前BMI在25.0～29.9 kg/m2之間者，適宜增重7.0～11.5 kg；孕前BMI≥30 kg/m2者，適宜增重5～9 kg[13]；孕期體質(zhì)量增長控制在適宜增重范圍內(nèi)為達(dá)標(biāo)。

1.3.3 自我管理水平

于孕婦入院待產(chǎn)當(dāng)日采用妊娠期糖尿病患者自我管理能力問卷[14]進(jìn)行評估。問卷包含4個(gè)維度，分別是相關(guān)知識、管理方法與行為、態(tài)度與信念及社會(huì)支持。問卷共有26個(gè)條目，采用Likert 5級評分法，非常不同意、不同意、不一定、同意、非常同意分別計(jì)1～5分，總分范圍為26～130分，分?jǐn)?shù)越高表示自我管理能力越強(qiáng)。問卷具有良好的信度及效度。

1.3.4 不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生率

不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生率包括兩部分。①母親：剖宮產(chǎn)、妊娠期高血壓、產(chǎn)后出血、胎膜早破、羊水過多及早產(chǎn)發(fā)生率；②新生兒：大于胎齡兒（Large for Gestational Age，LGA）、新生兒低血糖、胎兒生長受限（Fetal Growth Restriction，F(xiàn)GR）、新生兒窒息發(fā)生率。

1.3.5 AI機(jī)器人使用情況及滿意度

干預(yù)結(jié)束后統(tǒng)計(jì)AI機(jī)器人后臺(tái)使用數(shù)據(jù)，包括人均使用天數(shù)、體征上傳次數(shù)、膳食信息份數(shù)、運(yùn)動(dòng)信息次數(shù)、智能咨詢次數(shù)、人均接受健康宣教及考核次數(shù)。此外，對AI機(jī)器人的功能、應(yīng)用效果及團(tuán)隊(duì)管理服務(wù)3個(gè)方面進(jìn)行滿意度評價(jià)，評價(jià)結(jié)果分為滿意、一般和不滿意。

1.4 統(tǒng)計(jì)學(xué)方法

采用SPSS 20.0軟件進(jìn)行數(shù)據(jù)分析，計(jì)數(shù)資料采用頻數(shù)、率描述，通過χ2檢驗(yàn)進(jìn)行比較；計(jì)量資料用均數(shù)±標(biāo)準(zhǔn)差描述，通過t檢驗(yàn)進(jìn)行比較。以P＜0.05為差異有統(tǒng)計(jì)學(xué)意義。

2 結(jié)果

2.1 兩組GDM孕婦一般資料的比較

對照組初產(chǎn)婦23例，經(jīng)產(chǎn)婦17例；年齡為24～40（31.33±3.98）歲；孕周為24～28（25.79±0.98）周；孕前BMI為（23.41±2.57）kg/m2。觀察組初產(chǎn)婦21例，經(jīng)產(chǎn)婦19例；年齡為22～41（30.70±3.79）歲；孕周為24～29（25.88±0.97）周；BMI為（23.61±2.87）kg/m2。兩組孕婦一般資料比較，差異均無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05）。兩組患者均無脫落，全部完成了研究。

2.2 AI機(jī)器人使用情況及滿意度

觀察組孕婦人均使用AI機(jī)器人86 d，共上傳體征3120次，保存膳食信息2760份，記錄運(yùn)動(dòng)信息1540次，智能咨詢5220次，人均接受健康宣教及考核33次；AI機(jī)器人功能滿意度為95.0%，應(yīng)用效果滿意度為97.5%，團(tuán)隊(duì)管理服務(wù)滿意度為100%。

2.3 兩組孕婦孕期血糖及體質(zhì)量增長達(dá)標(biāo)情況比較（表1）

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2.4 兩組孕婦自我管理能力得分比較（表2）

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2.5 兩組孕婦不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生情況比較（表3）

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3 討論

3.1 應(yīng)用AI機(jī)器人促進(jìn)GDM孕婦自我管理的優(yōu)勢

GDM的管理涉及糖尿病和妊娠兩大范疇，管理內(nèi)容復(fù)雜且疾病周期較長，完成管理方案的精準(zhǔn)實(shí)施并達(dá)到預(yù)期成效需要耗費(fèi)大量人力資源。盡管近年來越來越多的移動(dòng)信息技術(shù)手段（如手機(jī)應(yīng)用程序等）被用于GDM患者的輔助管理，總體智能程度仍較低，難以滿足患者長期且復(fù)雜的自我護(hù)理需求，且患病人數(shù)不斷攀升，醫(yī)護(hù)人員的工作負(fù)擔(dān)日益增加?；贏I機(jī)器人的居家自我管理支持能夠?yàn)镚DM孕婦提供優(yōu)質(zhì)的個(gè)性化服務(wù)和良好的交互體驗(yàn)，滿足該群體廣泛而現(xiàn)實(shí)的自我管理需求，并且操作簡單，互動(dòng)性強(qiáng)，不受時(shí)間、空間限制，信息的傳播和反饋效率高，能夠充分調(diào)動(dòng)患者自我管理的積極性和依從性。此外，AI機(jī)器人的應(yīng)用減少了醫(yī)護(hù)人員宣教的工作量，不再需要重復(fù)宣教，節(jié)約了大量時(shí)間成本。醫(yī)護(hù)人員通過AI機(jī)器人配套的管理后臺(tái)，可以及時(shí)了解患者反饋的信息，獲取完整的使用數(shù)據(jù)，提升管理效率，在GDM孕婦數(shù)量持續(xù)增長和醫(yī)護(hù)人力資源緊張的當(dāng)下，對合理優(yōu)化資源配置和醫(yī)療服務(wù)體系，提高醫(yī)療資源利用率具有重要意義。

3.2 使用AI機(jī)器人能更有效地幫助GDM孕婦控制血糖和體質(zhì)量

研究表明，血糖控制水平和孕期體質(zhì)量增長控制水平均與不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生率呈負(fù)相關(guān)[15-16]，控制不佳時(shí)，產(chǎn)婦、新生兒轉(zhuǎn)歸為2型糖尿病的概率也隨之上升[17]，因此，控制血糖和體質(zhì)量是GDM管理的重點(diǎn)。本研究中觀察組孕婦FBG、2hPBG、HbA1c及體質(zhì)量增長達(dá)標(biāo)率均高于對照組（P＜0.05），說明使用AI機(jī)器人能更有效地幫助GDM孕婦控制血糖和體質(zhì)量。AI機(jī)器人根據(jù)母嬰專科護(hù)士設(shè)置的血糖和體質(zhì)量控制目標(biāo)值形成預(yù)警色帶，與孕婦所錄體征自動(dòng)對照，孕婦可以直觀地了解自己的血糖和體質(zhì)量控制水平。血糖和體質(zhì)量控制的核心在于飲食和運(yùn)動(dòng)，AI機(jī)器人為孕婦提供合理的膳食方案，既能滿足孕期熱量需求又避免營養(yǎng)過剩。運(yùn)動(dòng)可以改善身體對糖的代謝，管理團(tuán)隊(duì)通過評估與孕婦共同制定運(yùn)動(dòng)計(jì)劃，AI機(jī)器人監(jiān)督計(jì)劃的執(zhí)行，精準(zhǔn)化的指導(dǎo)可提高孕婦運(yùn)動(dòng)依從性[18]。合理的膳食和運(yùn)動(dòng)為良好的血糖和體質(zhì)量控制行為打下基礎(chǔ)。

3.3 AI機(jī)器人應(yīng)用于GDM孕婦可提高其居家自我管理能力

GDM孕婦是疾病控制的主體，其自我管理能力與母嬰結(jié)局息息相關(guān)。影響GDM孕婦自我管理的主要因素，除了年齡、文化程度等不可控因素以外，還有自我效能、疾病認(rèn)知及社會(huì)支持等可變因素[19]。本研究結(jié)果顯示，干預(yù)后觀察組孕婦的自我管理能力總分及4個(gè)維度得分均高于對照組（P＜0.001），表明應(yīng)用AI機(jī)器人有利于提高GDM孕婦的自我管理能力，與相關(guān)研究結(jié)果一致[20]。本研究中孕婦通過接受AI機(jī)器人推送的有計(jì)劃的個(gè)性化健康宣教，獲得GDM相關(guān)知識和保健技能，除此之外，有智能咨詢功能隨時(shí)為孕婦答疑解惑，從而提高了孕婦對疾病的認(rèn)知水平，使孕婦重視疾病帶來的危害并認(rèn)識到自我管理的好處，進(jìn)而能夠更好地進(jìn)行自我管理。另外，李彩菲等[21]的研究表明，良好的社會(huì)支持能增強(qiáng)患者的健康信念，激發(fā)患者的自我管理潛能。多學(xué)科管理團(tuán)隊(duì)通過后臺(tái)監(jiān)測為母嬰保駕護(hù)航；AI機(jī)器人為孕婦提供科學(xué)的飲食和活動(dòng)計(jì)劃，幫助孕婦建立健康的生活方式，其消息推送及提醒功能在孕婦居家自我管理中起到督促的作用，能夠提升孕婦自我管理依從性，提高自我管理效能；鼓勵(lì)家屬參與和機(jī)器人的互動(dòng)學(xué)習(xí)，減少如“孕期不能運(yùn)動(dòng)”“營養(yǎng)補(bǔ)充越多越好”等傳統(tǒng)妊娠觀念的阻礙。專業(yè)團(tuán)隊(duì)、AI機(jī)器人及家屬三位一體的多元化社會(huì)支持促進(jìn)了GDM孕婦自我管理能力的提升。

3.4 GDM孕婦使用AI機(jī)器人進(jìn)行居家自我管理有利于降低不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生率

AI機(jī)器人作為自我管理的輔助支持工具，具有智能性、及時(shí)性、互動(dòng)性等優(yōu)勢，能夠給予孕婦連續(xù)性的監(jiān)測和指導(dǎo)，孕婦自我管理能力得到提升，血糖及體質(zhì)量得到較好控制，從而減少了不良圍產(chǎn)結(jié)局的發(fā)生。表3顯示，觀察組孕婦剖宮產(chǎn)、妊娠期高血壓、LGA及新生兒低血糖發(fā)生率低于對照組（P＜0.05），說明GDM孕婦使用AI機(jī)器人進(jìn)行居家自我管理有利于降低不良圍產(chǎn)結(jié)局發(fā)生率。兩組產(chǎn)婦產(chǎn)后出血、胎膜早破、羊水過多、早產(chǎn)、FGR及新生兒窒息發(fā)生率比較，差異無統(tǒng)計(jì)學(xué)意義（P＞0.05），分析原因，可能與本研究涵蓋的樣本量較小有關(guān)，有待進(jìn)一步擴(kuò)大樣本量進(jìn)行驗(yàn)證。

4 小結(jié)

基于AI建立的有針對性的數(shù)據(jù)驅(qū)動(dòng)的精準(zhǔn)護(hù)理是糖尿病護(hù)理的未來。本研究中AI機(jī)器人能夠全程語音交互，提升用戶使用體驗(yàn)及管理依從性，對提高GDM孕婦居家自我管理能力，有效控制血糖及體質(zhì)量，降低不良圍產(chǎn)結(jié)局有積極意義，可將其視為GDM孕婦居家自我管理中的教育者、陪伴者和督促者。當(dāng)前研究仍存在一定局限性，如缺乏大樣本、多病種數(shù)據(jù)，后期將根據(jù)用戶需求及體驗(yàn)進(jìn)一步優(yōu)化和完善AI機(jī)器人功能并將其應(yīng)用到產(chǎn)科其他高危人群的隨機(jī)對照試驗(yàn)中進(jìn)行測試。此外，AI機(jī)器人若投入使用，考慮以增值服務(wù)的方式進(jìn)行，相關(guān)責(zé)權(quán)和利益問題仍需要進(jìn)一步完善。