王娟娟，薛召，馬鋒，田文潔，呂毅，

（1.西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院a.精準外科與再生醫(yī)學(xué)國家地方聯(lián)合工程研究中心；b.肝膽外科，陜西 西安 710061；2.西安交通大學(xué)醫(yī)學(xué)部 護理學(xué)院，陜西 西安 710061）

護理機器人作為醫(yī)療服務(wù)機器人的一個重要分支，在全球護理人力資源短缺、人口老齡化以及新冠肺炎疫情蔓延的背景下， 其研究引起了世界各國的重視。 2021 年發(fā)布的《“十四五”機器人產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》中提出重點推進手術(shù)、護理、檢查、康復(fù)等醫(yī)療康復(fù)類服務(wù)機器人重點產(chǎn)品的研制及應(yīng)用， 推動產(chǎn)品高端化智能化發(fā)展[1]。 截止到目前，國內(nèi)外已經(jīng)出現(xiàn)多種類型的護理服務(wù)機器人，服務(wù)對象涉及老年人、兒童、殘疾人、癡呆患者、視力障礙人群等，應(yīng)用的場所有醫(yī)院、養(yǎng)老機構(gòu)、醫(yī)療保健中心、家庭等[2]。 結(jié)合我國國情， 本研究主要對護理機器人在臨床領(lǐng)域?qū)I(yè)護理工作和基礎(chǔ)護理工作中的應(yīng)用進行綜述，為推動國內(nèi)護理機器人的發(fā)展以及緩解護理資源短缺貢獻新的思路。

1 護理機器人的由來及相關(guān)定義

“機器人”是20 世紀出現(xiàn)的新名詞，英文單詞robot 的起源是來自捷克語robota，robota 的意思是強制勞動[3]。 20 世紀20 年代初期，捷克劇作家Capek在一個科幻話劇中虛構(gòu)了一種稱為robota 的人形機器，可以聽從主人的命令任勞任怨地從事各種勞動。Capek 在20 世紀第4 次工業(yè)革命后技術(shù)和生產(chǎn)快速發(fā)展的背景下， 造出具有奴隸機器含義的新詞robot，它反映著人類希望制造出像人一樣會思考、會勞動的機器代替自己工作的愿望。韋氏詞典將“機器人”定義為“一個像機器一樣似乎能自動運轉(zhuǎn)或缺乏正常的感覺或情緒的人”[4]。 中國科學(xué)家對其的定義是：“機器人是一種自動化的機器， 所不同的是這種機器具備一些與人或生物相似的智能能力， 如感知能力、規(guī)劃能力、動作能力和協(xié)同能力，是一種具有高度靈活性的自動化機器”[5]。 美國、日本等國家對于“機器人”也都有相應(yīng)的定義，但至今尚未形成統(tǒng)一的、嚴格而準確的定義。

機器人家族可以分為3 大類：工業(yè)機器人、服務(wù)機器人和特種機器人。特種機器人發(fā)展最早，且體系龐大；工業(yè)機器人在各個工業(yè)領(lǐng)域已大展身手；服務(wù)機器人是機器人家族中的一個年輕成員， 當前世界服務(wù)機器人的市場化程度仍處于起步階段， 但受簡單勞動力不足及老齡化等剛性驅(qū)動和科技發(fā)展促進的影響增長很快， 并在世界范圍內(nèi)都具有巨大的發(fā)展?jié)摿?。護理機器人屬于服務(wù)機器人的醫(yī)用機器人，世界機器人學(xué)聯(lián)盟對服務(wù)機器人的定義是：能夠自主或者半自主地為人類或其使用的工具提供有益的幫助（不包括制造操作）。

2 護理機器人在臨床領(lǐng)域中的應(yīng)用

2.1 專業(yè)性護理工作

2.1.1 體征監(jiān)測 Guide 和Cafero 機器人能夠監(jiān)測患者的重要生命體征，包括血壓、心率、脈搏、血氧飽和度，但不足的是無法進行移動[6]。 波士頓動力公司生產(chǎn)的機器狗Spot[7]被應(yīng)用于疫情防控中，在其頭部安裝平板電腦就可以與患者進行交流， 通過機器狗配備的4 個攝像頭， 可以在2 m 遠的地方測量患者的皮膚溫度、呼吸頻率、脈搏和血氧飽和度。 國內(nèi)薛召等[8]學(xué)者研發(fā)了一套可用于肝移植受者延續(xù)護理的遠程隨訪管理系統(tǒng)， 其中患者端為具備生理參數(shù)（體溫、血壓、血氧、脈搏、心率）遠程監(jiān)測功能的智能服務(wù)機器人，具有生理參數(shù)自動采集與傳輸、在線視頻交流等功能。 在全球新冠肺炎疫情反復(fù)的背景下， 新加坡國立大學(xué)蘇州研究院智慧醫(yī)療技術(shù)卓越研究中心郭永新教授團隊整合過往研究成果， 不斷優(yōu)化升級， 推出契合醫(yī)療需求的全自動智能生命體征檢測機器人[9]，該機器人使用多種非接觸傳感器，無需接觸即可在15～20 s 內(nèi)測量患者的呼吸、心率、血壓、脈搏、血氧、體溫等生命體征，并且支持定時巡航和用戶測量記錄管理， 其中突破性的創(chuàng)舉是實現(xiàn)了無接觸測量血壓，具有使用便捷、測量速度快等優(yōu)點， 可大幅節(jié)省人力及簡化傳統(tǒng)檢測流程。 綜上可知， 現(xiàn)有的體征監(jiān)測機器人可以測量出基本生命體征體溫、脈搏、呼吸、血壓以及心率和血氧飽和度6種體征數(shù)值結(jié)果， 其使用減少了護士在疫情特殊時期與患者的近距離接觸次數(shù)， 從而降低交叉感染的風險。 推薦此類機器人也應(yīng)用于科室患者的日常體征測量，既能使患者積極配合測量，又能為護士節(jié)省更多時間用于人文關(guān)懷。

2.1.2 藥物配置 加拿大ARxIUM 公司的RIVA 配藥機器人可以高效率完成靜脈配藥工作， 并且通過科多尼克安全用藥標簽系統(tǒng) （Codonics safe lable system, Codonics SLS）安全標簽保證配藥精準率，此外，還具備電子審核追蹤功能以監(jiān)管藥品的蹤跡[10]。深圳市衛(wèi)邦科技有限公司推出的國內(nèi)首臺靜脈用藥配置機器人WEINAS 只需1 min 便可完成一次化療藥物的配置，針劑、粉劑都能配，還可以與醫(yī)院信息實現(xiàn)完美對接。 Hao 等[11]中國學(xué)者的研究中指出，國內(nèi)醫(yī)院常用的化療藥品在出廠的原包裝上就普遍存在表面殘留污染，使用WEINAS 機器人顯著減少了化療藥物的表面殘留污染，尤其是成品輸液袋上，有效降低護士受到危害的概率。 國內(nèi)另一家醫(yī)療機器人公司桑谷經(jīng)過不斷研發(fā)和創(chuàng)新， 現(xiàn)已推出第7 代智能配藥機器人IDolphin7（海豚7），既能滿足大劑量處方調(diào)配要求， 支持臨床使用的多品規(guī)溶媒和安瓿瓶、 西林瓶包裝藥品， 又能在靜脈用藥調(diào)配中心（pharmacy intravenous admixture services，PIVAS）、日間化療、普通科室等不同場景進行使用。靜脈用藥調(diào)配機器人是集機械、電子、自動化、計算機軟件技術(shù)、人工智能技術(shù)、醫(yī)學(xué)等多學(xué)科技術(shù)為一體的研發(fā)產(chǎn)物，隨著不斷更新迭代，其適配的藥物類型也由單一的化療藥物逐漸到多種類多劑型藥物， 配藥的速度和智能化也在逐步提升。 配藥機器人能大大提高調(diào)配的準確率及效率， 且顯著降低護士的職業(yè)損傷風險，但由于成本等原因其推廣和普及程度較低，還需要研發(fā)者不斷攻關(guān)， 將其盡早廣泛應(yīng)用于臨床實踐中。

2.1.3 靜脈采血 VeeBot 是第一個通過圖像引導(dǎo)能自動完成靜脈穿刺的機器人設(shè)備， 它具有一個工業(yè)機械臂手臂， 其成像系統(tǒng)和扎針系統(tǒng)安裝在末端執(zhí)行器上， 利用二維近紅外進行成像和激光測距進行深度感知， 然后在最終執(zhí)行靜脈穿刺之前在目標點上使用多普勒超聲掃描儀以確認血流[12]。報告表明該裝置可以大約83%的準確率找到合適的靜脈[13]。Josh[14]等設(shè)計了一種手持式機器人靜脈穿刺設(shè)備，該設(shè)備將超聲成像與小型機器人相結(jié)合， 以識別要插入的血管并將采血針準確地插入目標血管。 對該設(shè)備在31 名健康成年人志愿者身上進行了實驗，發(fā)現(xiàn)設(shè)備的總體成功率為87%， 非困難靜脈穿刺（nondifficult venous access, non-DVA）組的成功率為97%，均高于人工靜脈穿刺。 不足的地方是該設(shè)備不能實現(xiàn)完全自動化， 仍需要醫(yī)護人員輔助消毒皮膚和選擇靜脈， 但相比全自動機器人這種人工輔助操作會給患者帶來安慰。 國內(nèi)同濟大學(xué)齊鵬師生團隊設(shè)計研發(fā)了基于深度學(xué)習(xí)的多模態(tài)圖像引導(dǎo)靜脈穿刺機器人系統(tǒng)， 通過自動采血和放置外周血管導(dǎo)管來減少靜脈穿刺相關(guān)不良事件， 該機器人有望徹底解決人工靜脈穿刺難題[15]。 結(jié)合以上幾種靜脈穿刺機器人的介紹可以發(fā)現(xiàn)， 此類機器人的核心是成像技術(shù)，從紅外成像、超聲成像再到多模態(tài)成像，隨著成像技術(shù)的不斷發(fā)展，穿刺難題也會得到解決。相對于醫(yī)護人員手工穿刺， 穿刺機器人設(shè)備具有更加精確、標準化、穩(wěn)定等優(yōu)勢，同時可以有效降低護士職業(yè)暴露的風險， 但是其一次穿刺成功率未達到很理想狀態(tài)，此外，靜脈穿刺本身是一項有創(chuàng)操作，患者對其會產(chǎn)生恐懼，穿刺機器人無法提供人文關(guān)懷，會使患者較難以接受。 目前該類型機器人還未真正應(yīng)用于臨床， 仍需研究人員針對以上指出的問題不斷進行技術(shù)攻關(guān)。

2.1.4 吸痰和咽拭子采樣 臨床工作中危重癥患者吸痰頻率高，極大增加了護理工作負擔。西安交通大學(xué)第一附屬醫(yī)院呂毅等[16]團隊發(fā)明了一款智能吸痰機器人，在團隊通力合作下，對吸痰機器人進行不斷的更新?lián)Q代，現(xiàn)已研發(fā)出第四代樣機，目前版本的智能吸痰機器人在檢測到患者的吸痰需求后， 可自動進行吸痰操作，保證時效性，避免因吸痰不及時對患者造成危險。 在新型冠狀病毒肺炎 （Corona Virus Disease 2019, COVID-19）流行期間，口咽拭子采樣通常用于病毒核酸檢測以診斷COVID-19， 人工采樣會使醫(yī)護人員面臨很高的感染風險。 鐘南山團隊與中國科學(xué)院沈陽自動化研究所聯(lián)合研發(fā)了一款新型智能化咽拭子采樣機器人， 可以實現(xiàn)遠程智能采樣，并且已經(jīng)在臨床進行試驗，結(jié)果表明，咽拭子采樣機器人的采樣成功率高達95%， 與人工采樣的咽拭子的質(zhì)量和病原體的檢出率無明顯差異， 但可以有效避免醫(yī)護人員的交叉感染[17]。 在第1 代咽拭子采樣機器人的基礎(chǔ)上， 該團隊研發(fā)了第2 代智能采樣機器人，可以實現(xiàn)智能運動，自動更換咽拭子和防護罩，進一步提高了流程的智能化，降低了人工參與的程度。

2.2 基礎(chǔ)性護理工作

2.2.1 醫(yī)院導(dǎo)診 國內(nèi)已研發(fā)出多種模式的導(dǎo)診機器人并在部分醫(yī)院得到應(yīng)用。 醫(yī)院導(dǎo)診服務(wù)機器人目前沒有固定的、統(tǒng)一的模式，但一般都會包含激光導(dǎo)航、自主定位、預(yù)設(shè)范圍內(nèi)自動化運動、人臉識別、語音識別與人機對話等功能， 以滿足患者就診時的各種需求[18]。 中國人民解放軍總醫(yī)院與科大訊飛聯(lián)合研發(fā)的一款智能導(dǎo)診機器人在該院應(yīng)用后獲得較高的滿意度，不僅改善了患者的就醫(yī)體驗，優(yōu)化導(dǎo)診工作，更加提升了醫(yī)院門診的整體服務(wù)質(zhì)量[19]。 銀川市第一人民醫(yī)院所成立的“互聯(lián)網(wǎng)+醫(yī)療健康研究中心” 基于KANO 模型的功能屬性分析設(shè)計了一款智能導(dǎo)診機器人，既能滿足智能問答、預(yù)約掛號、院內(nèi)地圖導(dǎo)航、隱私保護4 大必備屬性功能，還可實現(xiàn)最佳科室匹配、 就診百科、 方言識別3 大魅力屬性功能，此外還具備主動迎賓、娛樂聊天、交通查詢、專家查詢等共計14 大功能[20]。 目前導(dǎo)診機器人的功能較為完善， 但需要考慮到該機器人面向的用戶是就診患者， 而患者的文化水平和對新事物的接受度參差不齊，因此，在今后的更新迭代中應(yīng)更加關(guān)注操作界面的普適性和簡潔性。

2.2.2 消毒殺菌 截至目前， 國內(nèi)外多家公司已推出不同類型的消毒機器人，并在醫(yī)院進行應(yīng)用?，F(xiàn)有類型主要包括紫外線消毒機器人、 消毒劑噴霧機器人以及合并功能機器人。 美國Xenex 消毒服務(wù)公司設(shè)計的LightStrike 機器人[21]可以快速有效消殺冠狀病毒、 流感病毒、 埃博拉病毒及抗藥性細菌MRSA（耐甲氧西林金黃色葡萄球菌）等多種危險的病原體，已經(jīng)獲得全球數(shù)百家醫(yī)療機構(gòu)的應(yīng)用和驗證。 此外，針對導(dǎo)致COVID-19 疾病的冠狀病毒SARS-CoV-2，Xenex 公司推出升級版LightStrike 6 機器人[22]，和原有款型相比更耐用、更快、更智能，可以在2 min 內(nèi)使SARS-CoV-2 失活。 國內(nèi)多家機器人和人工智能科技公司在新冠疫情期間紛紛研發(fā)和調(diào)試消毒機器人，并捐贈給湖北及其他疫情嚴重地區(qū)的醫(yī)院，其中有鈦米智能消毒機器人TmiRob、高仙智能清潔機器人Ecobot Scrubber、“創(chuàng)創(chuàng)”殺菌消毒機器人等，獲得醫(yī)院相關(guān)人員的一致好評[23]。 消毒殺菌類機器人可以精準、高效完成消殺任務(wù)，節(jié)省大量人力資源，避免了人工消毒時出現(xiàn)的消毒質(zhì)量參差不齊、 消毒不徹底等問題，在新冠疫情期間發(fā)揮了巨大的作用。

2.2.3 患者轉(zhuǎn)運 護士在臨床工作中經(jīng)常要面臨搬運患者等體力活動， 日積月累會增加腰背部肌肉骨骼和軟組織損傷的風險[24]。 在此背景下，日、美等國家較早時間開始嘗試在醫(yī)療領(lǐng)域用機械代替手工搬運，并處于領(lǐng)先地位。大阪變壓器株式會社推出的基于RINGSERVO系統(tǒng)的C-Pam （careful patient mover）雙邊轉(zhuǎn)運床[25]利用傳送帶可以將麻醉、昏迷等患者整體進行病床與轉(zhuǎn)運床之間的轉(zhuǎn)移。 為了進一步滿足多場景、多樣化的護理轉(zhuǎn)運要求，日、美國家研發(fā)出RI-MAN[26]、RIBA[27-28]、RoNA[29]（Robot Nursing Assistant）、Robear[30]等仿人雙臂型轉(zhuǎn)運護理機器人。機器人雙臂具有強大的支撐力和靈敏的活動性，同時配備多種可以對外部環(huán)境達到快速感知的智能傳感器，從而幫助護士輕松且安全地在不同場景下轉(zhuǎn)運患者。 其中Robear[31]是由日本名古屋RIKEN-SRK 人類互動機器人研究協(xié)作中心在RIBA 和RIBAⅡ基礎(chǔ)上改進研制而成，重量相比以前更輕，但更穩(wěn)定，除了可以搬運患者， 還可以輔助翻身以防止褥瘡發(fā)生。國內(nèi)Liu（劉玉鑫）等[32]研發(fā)了一款仿人背抱式轉(zhuǎn)移護理機器人， 可以模仿人背人的動作將轉(zhuǎn)移對象從一個位置轉(zhuǎn)運到目標位置， 機器人還可以靈活調(diào)節(jié)自身高度以適應(yīng)不同高度和重量的轉(zhuǎn)移對象。 綜上， 患者轉(zhuǎn)運機器人可以承擔護理工作中最繁重的體力活動，對提高護理工作效率、減少護士工作負擔給予了極大幫助。

2.2.4 物流運輸 國外研發(fā)出HelpMate[33]、Moxi[34]、TUG 等機器人，其中最有代表性的是美國費城匹茲堡市的Aethon 公司開發(fā)的TUG[35]移動機器人，不僅能在整個醫(yī)院中自主行駛， 還可以乘坐電梯到達所需樓層，避開路上的障礙，甚至在有人擋住它的去路或需要在正確的樓層離開電梯時， 它會通知人們站到一邊，當其電池電量不足時自動返回充電站，每次充電完成可持續(xù)長達10 h 的正常運行。 目前TUG已經(jīng)在多家醫(yī)院投入使用， 醫(yī)院反饋使用效果非常好，既可以提高物流運輸效率，又可以幫助護士節(jié)省時間，同時為醫(yī)院節(jié)省巨額人力工資和福利[35]。 而國內(nèi)新近推出的可以搭電梯、送藥品、送器械的5G 物流機器人[36]同樣備受關(guān)注，這臺機器人由底盤和3層抽屜式貨柜組成，可一次送貨300 kg，行駛速度為1 m/s，是由武漢亞心總醫(yī)院、諾亞機器人科技(上海)有限公司、華為技術(shù)有限公司、聯(lián)通湖北分公司聯(lián)合研制，已在亞心總院和武漢多家醫(yī)院使用，可以零失誤滿足醫(yī)院內(nèi)全部藥品的配送。 目前的物流機器人在多項先進技術(shù)的支持下可以自由“行走”于醫(yī)院的各個角落，醫(yī)療機構(gòu)物流運輸?shù)男枨蠓浅４螅瑢砜梢栽跇吮尽?餐食等涉及物流的各個方面應(yīng)用物流機器人，以搭建醫(yī)院全智能配送場景。

3 護理機器人在臨床領(lǐng)域應(yīng)用面臨的挑戰(zhàn)及倫理問題

當護理機器人走進醫(yī)療環(huán)境中的護理領(lǐng)域提供新型服務(wù)時，許多挑戰(zhàn)和倫理問題也隨之而來。從醫(yī)院角度出發(fā)，引進護理機器人的成本頗高，后續(xù)仍需承擔檢修和維護費用， 這也是機器人目前未得到大范圍普及只在部分大型醫(yī)院出現(xiàn)的重要原因； 從護士角度考慮，使用機器人輔助工作，一定程度上減輕了工作量，但是需要學(xué)習(xí)機器人的操作和控制系統(tǒng)，還會擔心設(shè)備故障以及與患者關(guān)系疏遠的問題[37]；立足于患者角度， 機器人所提供操作的安全性備受關(guān)注，此外，機器人收集的數(shù)據(jù)會關(guān)系到患者的個人隱私，同樣也備受爭議[2]；站在護理理論和倫理的角度， 在臨床中應(yīng)用護理機器人無法滿足現(xiàn)有的理論和倫理要求，護理需要關(guān)懷、溝通、理解、同情心等等， 盡管護理理論家已經(jīng)在探索適合有護理機器人從事護理活動的新護理理論或模型， 機器人研發(fā)者也在努力使機器人具備像人類一樣的同理心或預(yù)測能力， 但目前機器人只能按照已編程好的程序完成特定的任務(wù)， 并不能實現(xiàn)以上人類思維和情感的活動[38]。 從法律層面思考，假如護理機器人在為患者進行操作時出現(xiàn)問題，對患者造成了傷害，責任應(yīng)如何劃分，機器人本身是否能承擔責任，機器人的設(shè)計者和使用者是否應(yīng)替其承擔責任， 而這一系列問題都需要有一個明確定義機器人責任的法律框架[39]， 目前國內(nèi)尚未有相關(guān)法律。

綜上所述， 護理機器人已經(jīng)在臨床領(lǐng)域中承擔了多種角色，不僅可以節(jié)省護理人力資源，降低護士的工作壓力，還使護理服務(wù)趨于智能化，順應(yīng)時代的發(fā)展。但是護理機器人的類型還有待不斷完善，尤其是專業(yè)護理操作方面， 需要臨床護士積極參與設(shè)計和研發(fā)。 國家在醫(yī)療健康大產(chǎn)業(yè)方面的布局以診療裝備為主， 護理相關(guān)的國之重器也應(yīng)受到重視。 此外， 雖然護理機器人在應(yīng)用時會面臨各種挑戰(zhàn)和倫理問題，但是已經(jīng)被大家逐漸認識到，相信在不久的未來，這些問題會陸續(xù)被解決，護理機器人會在醫(yī)療環(huán)境中發(fā)揮巨大的潛能， 更好地服務(wù)于臨床護理領(lǐng)域。