李嘉欣，彭歆，付瑩，董健宇，李元

機器人技術(shù)作為人工智能的高度集成，在護理領(lǐng)域曾主要應(yīng)用于患者搬運、物品傳送、飲食生活輔助、運動康復(fù)等[1]，為傳統(tǒng)護理學(xué)科發(fā)展進行賦能。隨著深度學(xué)習(xí)、語音識別、自然語言處理等領(lǐng)域的突破性進展，且機器人設(shè)備逐漸微型化、隨身化、嵌入化，分工逐漸細化，作為技術(shù)分支的聊天機器人(chatbot)的潛力被開發(fā)。聊天機器人是一種通過語音、文本或者兩者兼有的形式來模擬人類對話，根據(jù)用戶的語言進行完整交互的計算機程序[2]，是人機交互領(lǐng)域的核心技術(shù)之一。2018年國務(wù)院印發(fā)《新一代人工智能發(fā)展規(guī)劃(2018-2030年)》[3]，提出建立快速精準(zhǔn)的智能醫(yī)療體系的目標(biāo)，并指出自然語言理解的人機對話系統(tǒng)是關(guān)鍵共性技術(shù)，這對于我國機器人技術(shù)在醫(yī)療衛(wèi)生領(lǐng)域的發(fā)展更是一次機遇。相比發(fā)達國家，聊天機器人在我國護理領(lǐng)域的應(yīng)用起步較晚[4]，研究較少。本文綜述聊天機器人在心理護理、疾病隨訪與自我管理、臨床護理智能化建設(shè)等方面應(yīng)用的現(xiàn)狀，分析目前應(yīng)用的機遇與挑戰(zhàn)，旨在為今后我國護理領(lǐng)域人工智能發(fā)展提供參考。

1 聊天機器人技術(shù)原理

聊天機器人基于自動語音識別、自然語言理解、對話管理、自然語言生成、文本語音合成五種構(gòu)件技術(shù)[5]，其中，對話管理包括對話狀態(tài)跟蹤和對話策略。系統(tǒng)內(nèi)部有隨機森林、決策樹、K近鄰、支持向量機、樸素貝葉斯、神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)等機器學(xué)習(xí)算法和數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)支持，不同類型的聊天機器人在各個構(gòu)件模塊的實現(xiàn)方法大同小異。支持聊天機器人的設(shè)備平臺包括：移動設(shè)備(如智能手機、平板電腦)、筆記本或臺式計算機及多通道平臺等[4]。與任務(wù)型對話系統(tǒng)面向垂直領(lǐng)域(即針對某一特定領(lǐng)域)的特點不同，聊天機器人對話面向開放領(lǐng)域，無任務(wù)驅(qū)動，回復(fù)話題自由，設(shè)計常帶有趣味性和娛樂性，目的是生成有意義的對話，但如今越來越多的研究者將二者特點結(jié)合，形成優(yōu)勢互補，發(fā)揮既能完成任務(wù)又能開發(fā)聊天的協(xié)同作用[5]。

2 聊天機器人在護理領(lǐng)域的應(yīng)用

2.1心理護理 由于聊天機器人外形生動、色彩鮮艷、人機交互界面簡單易操作并具有娛樂性和趣味性，能吸引患者與其日常交流互動。其語料庫中信息量豐富，表達方式多樣且能融入人類情感，并在對話后可以智能地進行內(nèi)容補充，聊天機器人的會話風(fēng)格模仿人類決策和社會話語的動態(tài)，其不帶有批判性的語言可以減少患者病恥感，傾聽患者內(nèi)心想法，有效收集敏感、私密信息，得到真實數(shù)據(jù)反饋[6]，可用于改善原發(fā)和繼發(fā)精神心理障礙疾病的護理干預(yù)中。

最早使用聊天機器人可以追溯到1950年，由Joseph Weizenbaum開發(fā)的ELIZA，在臨床治療中能夠模仿羅杰斯式的心理醫(yī)生，可將患者的語句轉(zhuǎn)換成問題，再為患者提供事先錄制的答案[7]。目前在護理領(lǐng)域，聊天機器人對話設(shè)計基于認知行為療法、辨證行為療法、情感聚焦療法、動機性訪談、行為強化、正念減壓等心理學(xué)理論和模式[8]，能夠鼓勵患者積極管理其焦慮、失落、擔(dān)憂、沖突等負面情緒。如聊天機器人Woebot基于認知行為療法框架構(gòu)建的對話功能包括交互界面將理論游戲化并激發(fā)參與的內(nèi)在動機、明確與特定情緒問題相關(guān)的活動、為患者推薦活動并鼓勵他們實時參與、解決焦慮和情緒低落、提供患者思想感覺或行為報告和心理健康信息等[9]。聊天機器人Wysa通過營造一個外部、響應(yīng)性的自我反思環(huán)境，幫助患者進行積極的自我表達、鼓勵他們管理焦慮、精力、注意力、睡眠、放松、失落、擔(dān)憂、沖突等[10]。聊天機器人Vivibot能夠幫助癌癥治療后有心理問題的年輕患者完成每日情緒評估，通過8個積極的心理技巧(注意到并承認積極事件、品味積極事件、感恩、正向再評價、善舉、正念、個人優(yōu)勢和實現(xiàn)目標(biāo))改善焦慮抑郁癥狀[11]。聊天機器人Shim的用戶界面類似短信應(yīng)用，對話內(nèi)部嵌入決策樹算法，通過分析對話的外部信息(如對話日期、對話時間)和內(nèi)部信息(之前對話的歷史數(shù)據(jù))幫助患者進行個人壓力管理[12]。研究顯示，充當(dāng)精神科虛擬護士角色的聊天機器人能夠高度模擬護士的語言和非語言(手勢、姿勢轉(zhuǎn)換、面部表情等)行為模式，為抑郁癥患者提供出院指導(dǎo)[13]。在老年人護理中，社交輔助功能的聊天機器人形態(tài)各異，包括人型、貓型、狗型、熊型、海豹型等，他們內(nèi)部配備一種或幾種傳感器，將聊天的語音交互過程與命令交互、表情交互、體感交互和影像交互等方式結(jié)合，不僅能夠與人聊天，還擁有學(xué)習(xí)、適應(yīng)環(huán)境、感知人與周圍環(huán)境變化等功能，目前應(yīng)用較廣泛的如聊天機器人iCAT[14]、Pepper[15]、Paro[16]、Eva[17]、NeCoRo[18]等。聊天機器人作為老年癡呆及其他患者的情感伴侶和紐帶，能緩解患者的冷漠情緒并促進積極情感表達，起到精神心理慰藉和陪伴的作用，并提高老年人獨立生活能力，減少激越和出走行為，提高生活質(zhì)量的同時促進社會交往[19]。

2.2疾病隨訪與自我管理 聊天機器人作為護理工作者的助手，為已出院的慢性病患者提供跟蹤隨訪服務(wù)和居家康復(fù)指導(dǎo)，成為疾病自我管理遠程監(jiān)測系統(tǒng)的重要組成部分。其功能主要體現(xiàn)在：提高患者依從性和進行健康知識宣教等，促進患者健康生活習(xí)慣的養(yǎng)成，解決相對簡單的疾病問題，提高隨訪滿意度，改善患者健康結(jié)局，突破了護理服務(wù)時間和空間的限制。Zand等[20]將自然語言處理分類算法嵌入聊天機器人的開發(fā)中，細化分析慢性腸炎患者以往就診對話內(nèi)容關(guān)鍵字，判斷當(dāng)前對話內(nèi)容并創(chuàng)造多目標(biāo)場景(包括癥狀、預(yù)約、實驗室檢查、醫(yī)保和其他信息)，結(jié)果表明其能對患者輸入的特定問題精確響應(yīng)。Chaix等[21]使用聊天機器人VikBreast，對乳腺癌患者進行用藥時間提醒和用藥知識健康教育(包括正確用藥方法、用藥不良反應(yīng)及預(yù)防方法)，結(jié)果表明患者的服藥依從性明顯提高。姜可越等[22]基于患者個人信息、癌癥病種、病種階段、疾病療程等問題建立的疾病護理和康復(fù)數(shù)據(jù)庫，設(shè)計了一個用于癌癥患者出院隨訪的聊天機器人，患者可以通過登錄微信網(wǎng)頁端與其進行對話，解決了目前微信公眾號不能提供個性化信息的局限。Rhee等[23]使用基于短信息文本的聊天機器人mASMAA，與家長一同幫助青少年哮喘患者進行自我管理，干預(yù)2周后發(fā)現(xiàn)由于短信提醒及時識別病因誘因，增加了青少年病愈的信心，改善了用藥依從性，哮喘癥狀得到良好控制。田波彥等[24]開發(fā)的用于肝移植術(shù)后隨訪的聊天機器人，將原有的語音對話延展為視頻通話、圖像采集、超聲和肝功檢測、運動導(dǎo)航等功能，為患者提供術(shù)后傷口護理、藥物治療、飲食營養(yǎng)、血糖控制以及移植排斥反應(yīng)發(fā)生指征等健康知識，結(jié)果表明，3個月后實驗組的服藥、自我監(jiān)測、生活和隨訪4個維度的依從性提高，術(shù)后隨訪滿意度高于傳統(tǒng)電話隨訪方式。Levin等[25]設(shè)計的聊天機器人PMVD能實時記錄患者慢性疼痛的部位、強度、類型、持續(xù)時間、伴隨癥狀等信息，能及時發(fā)現(xiàn)有臨床意義的疼痛癥狀變化。同樣，針對慢性疼痛患者，Hauser-Ulrich等[26]設(shè)計的聊天機器人SEMLA通過向患者介紹慢性疼痛、認知、情緒、社會影響和時間化過程之間的聯(lián)系，能幫助慢性疼痛患者選擇干預(yù)模塊進行放松練習(xí)，8周后疼痛強度下降、持續(xù)時間減少。Black等[27]為2型糖尿病患者設(shè)計的遠程監(jiān)控對話系統(tǒng)Di@L-log，和Giorgino等[28]為高血壓患者提供的雙音多頻聊天機器人均能通過記錄患者的生命體征和生化指標(biāo)，動態(tài)更新健康數(shù)據(jù)日志等方式及時捕捉病情變化，并反饋給患者和照護者，與個人電子健康記錄結(jié)合，實現(xiàn)功能互補。Watson等[29]基于正強化理論，將個人計算機端的聊天機器人與計步器連接，兩者共同充當(dāng)虛擬教練的角色，通過超重成年人每日步數(shù)的統(tǒng)計，設(shè)定每日運動目標(biāo)，將勸導(dǎo)式的交流設(shè)計融入對話技術(shù)，進行每日定時體力活動監(jiān)督和規(guī)律飲食提醒。

2.3臨床護理智能化建設(shè) 隨著社會對醫(yī)療護理服務(wù)需求的不斷增加，護理人力資源短缺的現(xiàn)狀加劇，已成為世界范圍內(nèi)亟待解決的衛(wèi)生問題。聊天機器人內(nèi)部算法的精度和效率不斷提高，能夠同時處理大量對話，使用戶等待時間縮短，不僅能夠代替護理工作者完成一部分重復(fù)機械的低風(fēng)險工作，緩解繁重的護理工作負擔(dān)，而且能將監(jiān)測、預(yù)警、決策等功能高度集成，促進醫(yī)院的智能化建設(shè)。導(dǎo)診工作中的聊天機器人能在與患者對話后收集問題，形成更深層次的有效決策，提高工作效率和準(zhǔn)確率。劉彩宏等[30]的研究表明，導(dǎo)診聊天機器人能夠解答醫(yī)院地點導(dǎo)航、科室工作時間、科室掛號類型、檢查檢驗相關(guān)知識和收費標(biāo)準(zhǔn)等問題，與患者日平均交互次數(shù)800次左右，能分擔(dān)分診護士50%的工作量，并提高患者就診體驗滿意度。目前，導(dǎo)診聊天機器人已經(jīng)在我國多省市醫(yī)院中應(yīng)用。在臨床工作中，聊天機器人的智能語音錄入功能可以實現(xiàn)護士對各種設(shè)備的免提控制，使護理操作與病歷記錄同時完成，相比文本電子健康記錄方式不僅能夠解放雙手，減緩屏幕疲勞，而且能夠降低電子健康檔案文本書寫錯誤率，并方便醫(yī)護患信息共享[31]，有效減少記錄的時間、經(jīng)濟和人力成本等。Mairittha等[32]開發(fā)了一個護理記錄對話系統(tǒng)，支持護士在智能手機上以語音的方式輸入護理記錄數(shù)據(jù)，并能下載離線數(shù)據(jù)庫，無需網(wǎng)絡(luò)連接也可使用，在5個常見的臨床護理場景(測量生命體征、飲食和用藥、口腔護理、排泄、沐浴)中，與文本填寫方式相比，護理記錄對話系統(tǒng)的文檔處理提速了15%。Jungk等[33]將聊天機器人置入麻醉監(jiān)護儀中，用語音輸入代替鍵盤輸入，為麻醉術(shù)后患者進行生命體征監(jiān)測和并發(fā)癥預(yù)警，試驗過程中的生命體征記錄任務(wù)完成率可達99.2%，整體單詞識別率可達72%～92.4%，減輕護理工作者繁重的工作負擔(dān)，同時提高臨床護理質(zhì)量，因此，將聊天機器人應(yīng)用于醫(yī)院護理信息化建設(shè)已成為目前衛(wèi)生行業(yè)發(fā)展的趨勢。Andriella等[34]使用聊天機器人決策系統(tǒng)幫助老年癡呆和認知障礙患者進行認知功能測試，與照顧者和患者均可進行個性化的支持和援助，從對話中識別照護目標(biāo)，形成照護策略，并根據(jù)患者性別、種族、文化程度、社會經(jīng)濟背景、疾病臨床分期、病程進展等在不同層次的交互提供護理決策。Chetlen等[35]開發(fā)了一個內(nèi)含知識計算引擎的聊天機器人，旨在對將要進行乳腺組織病理學(xué)檢查的患者進行健康教育，知識涉及健康的生活方式、乳房活檢的流程、不良反應(yīng)、預(yù)后、冥想訓(xùn)練和呼吸訓(xùn)練方式等方面。Goldenthal等[36]使用的聊天機器人能夠提供輸尿管檢查術(shù)后常見生理癥狀解決方法，無縫地參與到腎結(jié)石患者術(shù)后并發(fā)癥護理過程中。盧振利等[37]開發(fā)的聊天機器人將表情交互融入語音交互對話過程，幫助腦癱患兒進行語言康復(fù)訓(xùn)練，使輕度腦癱患兒的語言交流和圖片識別能力基本恢復(fù)正常水平，重度腦癱的圖片識別時間縮短，訓(xùn)練識別注意力提高。在臨床護理過程中，具有實時監(jiān)測和預(yù)警功能的聊天機器人，將收集的信息在后臺臨床護理和護理管理系統(tǒng)集成，結(jié)合數(shù)據(jù)挖掘技術(shù)[38]可以幫助護士及時發(fā)現(xiàn)護理不良事件和高危病情變化，規(guī)避危險因素。Bott等[39]使用聊天機器人Avatar為住院老年人提供24 h不間斷實時視聽反饋，監(jiān)視器及時發(fā)現(xiàn)老年人的緊急護理需求(如吸氧、吸痰、排泄)，并提醒病區(qū)護士對老年人進行護理操作。平時護士可以通過Avatar以語音、數(shù)字圖片、音頻或音樂與患者互動，間接提供腦力康復(fù)游戲、評估患者舒適度，Avatar不但明顯降低老年人跌倒、墜床等不良事件發(fā)生次數(shù)，同時改善了譫妄和孤獨等不良情緒。

3 挑戰(zhàn)與展望

隨著人工智能支持護理技術(shù)的突破和健康大數(shù)據(jù)的完善，聊天機器人作為一種提高衛(wèi)生保健效率的醫(yī)療護理資源，將部分緩解護理人力資源緊張的局面，將傳統(tǒng)的體力式護理模式轉(zhuǎn)換為腦力式，逐漸成為醫(yī)院建設(shè)智能化、護理信息化和數(shù)字化的重要組成部分，增加護理服務(wù)的可及性。但目前大多數(shù)對話系統(tǒng)都處于程序開發(fā)、試驗、評估階段，應(yīng)用過程中的技術(shù)、應(yīng)用效果、倫理等問題仍亟待解決。

3.1技術(shù)方面 聊天機器人在信息技術(shù)領(lǐng)域最常見的問題是由于噪聲干擾、輸入語法錯誤、輸入語速各異、口音不標(biāo)準(zhǔn)、方言、多語種的識別等問題導(dǎo)致的語音識別非精確性[40]，是目前亟待突破的難題，也會導(dǎo)致使用成本增加。建議在未來聊天機器人的設(shè)計中，根據(jù)使用群體的不同特征，設(shè)計不同難易程度的聊天機器人操作系統(tǒng)，豐富語料庫以提高對話的廣度和深度，提高聊天內(nèi)容上下文感知能力，設(shè)計不同的語音或文本護理干預(yù)內(nèi)容，增進用戶體驗效果，將適用群體范圍進一步擴大。

3.2效果評價及影響因素方面 聊天機器人在護理領(lǐng)域的應(yīng)用效果目前仍有爭議，雖然目前初步證據(jù)顯示其提供的護理效果良好，患者的接受程度較高，但由于缺乏高質(zhì)量的隨機對照試驗，在評估其信息準(zhǔn)確性、有效性、安全性等方面的利弊仍缺乏共識[41]。已有研究分析影響其作用效果的因素包括：用戶對聊天機器人的滿意程度[32]、完成對話的比例[42]、有效交互對話次數(shù)和時長[43]等，但仍無統(tǒng)一結(jié)論。建議進行更多的隨機對照試驗，收集更多關(guān)于其應(yīng)用有效性的證據(jù)，以期總結(jié)出在護理領(lǐng)域最適用的應(yīng)用方向，不應(yīng)僅停留在開發(fā)層面，應(yīng)倡導(dǎo)在一定范圍內(nèi)推廣使用，并建立相應(yīng)的護理領(lǐng)域應(yīng)用效果評價標(biāo)準(zhǔn)和應(yīng)用規(guī)范化指南。

3.3倫理方面 部分?jǐn)M人程度仍較低的聊天機器人，對患者共情性上仍反應(yīng)機械,單一重復(fù)的答案無法真正做到情感撫慰和心靈陪伴[44]。在交互過程中，人工情感的不真實性和人類情感的真實性極易失衡，人類對計算機情感反饋更加豐富，在情感維度上易產(chǎn)生單向關(guān)系[45]。此外，與目前使用的其他人工智能產(chǎn)品一樣，個人隱私信息安全、數(shù)據(jù)的傳輸和存儲的安全、使用聊天機器人發(fā)生護理事故的責(zé)任認定、人工智能算法監(jiān)管等問題均需法律法規(guī)監(jiān)管。建議進行機器人系統(tǒng)開發(fā)時應(yīng)建立倫理道德多層次判斷結(jié)構(gòu)及人機交互的倫理框架，并將情感分析技術(shù)引入對話系統(tǒng)，提高虛擬現(xiàn)實應(yīng)用智能交互技術(shù)的多樣性和逼真性。