这是一篇开放获取的文章,根据创作共用署名许可(https://creativecommons.org/licenses/by/4.0/)的条款发布,允许在任何媒介上无限制地使用、分发和复制,前提是正确引用最初发表在《医学互联网研究杂志》上的原创作品。必须包括完整的书目信息,//www.mybigtv.com/上的原始出版物的链接,以及此版权和许可信息。
在过去的几年里,一些研究集中在描述和理解虚拟教练(即,旨在通过各种应用环境提供教练支持的教练程序或智能设备)如何成为家庭护理环境中健康促进的关键驱动力。在过去的十年中,人工智能和数据处理领域取得了巨大的技术进步,虚拟教练的使用在医疗创新的考虑中得到了更多的关注。
本综述旨在提供虚拟教练在临床领域应用的概述。特别地,该综述集中于为指导活动提供切实信息的论文,这些活动对参与和指导有持续护理计划的患者具有积极的意义。
我们旨在调查这个术语的使用情况
在仔细修订纳入和排除标准后,选择了46份文献进行全文回顾。大多数确定的文章直接或间接地涉及体育活动的主题。一些论文侧重于使用虚拟教练(VC)来管理超重或营养问题。其他论文处理了技术接口,以促进与患有不同慢性临床疾病(如心力衰竭、慢性阻塞性肺病、抑郁症和慢性疼痛)的患者的交互。
尽管体育活动是虚拟教练系统最鼓励的一种健康做法,但在目前的情况下,康复是一大缺位者。本文概述了该工具在医学领域的实际应用,并可能为未来的VC研究提供新的思路。
虚拟教练被视为家庭护理环境中促进健康的关键驱动力。同时,在人口发展的背景下,从专业环境到家庭的持续护理对于确保患者的生活质量和优化医疗和社会治疗的经济效益至关重要。如今,欧盟每六个人中就有一人患有残疾[
随着人工智能(AI)和数据处理领域在过去十年中取得了巨大的进步,虚拟教练的使用在医疗创新的考虑中越来越受到关注。虚拟教练一词指的是通过各种应用程序提供教练支持的教练程序或智能设备。虚拟教练将能够根据用户从缺陷或残疾中恢复所取得的进展来个性化和调整目标。它被广泛地定义为使用电子媒体的任何形式的指导,包括或不包括来自真实(人类)教练的输入。虚拟教练通过一系列任务指导和培训用户,目的是支持积极的行动或帮助学习新技能。例如,虚拟教练可以帮助用户定义并保持健身计划,建议解决问题的技能训练,或为患有特定疾病的患者提供建议[
最新的技术发展已显示出作为有效、易获取和具有成本效益的解决方案的前景。关于具身会话代理(ECAs)的最新研究;例如,一个计算机生成的类似卡通的角色,有能力进行口头和非口头交流并做出回应),已经表明用户可以有效地与非人类代理(即虚拟教练)建立工作联盟关系[
虚拟教练(VC)在医疗保健和与健康相关的研究投资中变得越来越重要。例如,欧盟最近的“地平线2020”研究框架计划通过一个名为“老年人健康和护理的个性化指导”的具体呼吁,资助了几个关于风险投资的项目[
目前,从技术、组织、医疗和伦理角度来看,家庭环境中康复支持的风险投资仍处于发展的初级阶段。最重要的是为这一新领域提供一个术语和概念基础。因此,我们试图通过对VC相关文献的系统回顾来调查虚拟教练一词在临床领域的使用情况。为了找到一种合适的回顾方法,对大量文献进行了预先测试,结果显示了各种VC方法、会话代理和虚拟形象应用、研究设计、疾病和结果测量,因此传统的系统回顾方法似乎不合适。我们决定使用范围审查方法[
本综述可作为对VC感兴趣的临床研究人员和临床医生的起点,揭示VC系统在临床领域的潜力,并支持对此类干预措施的基本组成部分的理解。
我们选择采用并遵循Arksey和O'Malley范围审查方法[
考虑到我们研究的主要关键概念,特别是旨在通过各种应用提供教练支持的教练程序或智能设备,我们确定了相关的关键词(即虚拟教练和虚拟教练)作为初始搜索策略。然后对这些关键词进行细化,并用于识别相关术语。因此,最终的关键字如下(根据需要对每个数据库的语法进行了调整):“虚拟教练”(或“虚拟教练干预”或“虚拟教练”);“虚拟教练”;“虚拟培训”(或“虚拟培训平台”或“虚拟培训系统”);“虚拟治疗师”;“虚拟护士”;“虚拟代理”;“具身会话代理”;“化身辅助疗法”(或“化身介导训练”或“化身疗法”); “e coach.”
此外,通配符符号,如连字符或倒逗号,被用来考虑词根词(如复数)的所有可能变化。Scopus数据库使用了限制分类区域术语:
除了电子数据库搜索外,还在JMIR中对截至2019年7月的问题进行了手动搜索。此外,我们仔细检查了我们找到的每篇文章的参考文献,以避免丢失在电子搜索(即手工搜索)中没有识别出的相关论文。两位作者(PT和IS)进行了文献搜索,他们将参考文献存储在电子表格程序中,删除重复的文献。
在第二步中,在电子搜索和手工搜索之后,我们使用已识别文章的标题和摘要来检查它们与医学领域的相关性。在这一步,我们选择了专注于处理临床或医疗环境的特定VC活动的论文,不包括那些旨在手术设置或电子学习(e-learning)目的的论文。
如果相关VC具有合理的代理意识,并具有一定程度的自主行为,能够表现出某种形式的推理,则考虑将预选的摘要进行全文分析。此外,3位审稿人(PT, IS和MCo)独立审查了可能相关论文的搜索结果。共识轮是用来解决选择中的分歧。
符合初步纳入及排除标准的刊物已下载至书目管理软件[
数据以描述性的形式汇总。本研究尝试了定量评估,但由于研究设计、仪器技术、研究对象的特征以及研究中采用的分析方法存在广泛的异质性,因此无法对数据进行任何类型的元分析。
在阅读标题和摘要后,309条记录显然不符合我们的资格标准;其余89条记录被选择进行进一步分析。几篇文章与临床方面有关;然而,他们并没有专注于具体的指导活动。因此,我们进一步排除了49份不符合全文评估纳入和排除标准的记录。具体而言,27篇论文被排除在外,因为它们仅仅与虚拟培训方法有关,对指导活动或临床应用没有任何影响,8篇分析了电子学习平台,6篇与ECA的情感方面有关(与临床互动不直接相关)。此外,有3篇文章提出了用户界面通信服务模型,2篇文章仅涉及提醒或议程服务,2篇文章分析了用户与商业虚拟环境的交互,1篇文章对行为变化进行了回顾。此外,使用手工检索,我们检索了6个额外的记录,其中1个是以前没有被自动检索的会议论文。
在仔细修订纳入和排除标准后,最终筛选出49份文献进行全文审查。此外,入选的46项研究中有16项为随机对照试验(rct), 21项为探索性研究,5项为综述文章,5项为理论研究。
描述研究的识别和选择的流程图。
包括文章和年份。
将虚拟教练应用于临床或医疗环境的研究作为随机对照试验纳入分析。
论文参考 | 临床应用领域 | 接口 | 受试者中 | 主题(n) | 测试周期(除另有规定外,以周为单位) |
Allen等,2008 [ |
慢性疾病 | 不是即时短信(电子邮件) | 慢性疼痛、抑郁或行动能力受损 | 121 | 4 |
Gabriele等人2011 [ |
成人肥胖 | 不是即时短信(电子邮件) | 健康的体重超标 | 104 | 12 |
Martorella等人2012 [ |
慢性疾病 | ECA一个(虚拟护士) | 第一次心脏手术的成年人 | 60 | 1天 |
Watson等,2012 [ |
成人肥胖 | ECA与语言和非语言沟通 | 健康超重或肥胖 | 70 | 12 |
Bickmore等,2013 [ |
营养和体力活动 | ECA(计算机) | 健康的 | 122 | 8 |
Bickmore等,2013 [ |
体育活动 | ECA与语言和非语言沟通 | 健康的老年人 | 263 | 8(随访1年) |
Wijsman等人2013 [ |
体育活动 | 《阿凡达》 | 健康的老年人 | 235 | 12 |
Friederichs等人2014 [ |
体育活动 | 头像(文本界面) | 健康的 | 958 | 8 |
Vroege等人2014 [ |
体育活动 | 《阿凡达》 | 健康的老年人 | 235 | 12 |
Broekhuizen等2016 [ |
体育活动 | 《阿凡达》 | 健康的老年人 | 235 | 12 |
Leahey等人2016 [ |
成人肥胖 | 定期邮件联系 | 健康的体重超标 | 75 | 40 |
Ritchie等人,2016 [ |
慢性疾病 | 交互式语音和仪表板,供护士查看数据 | 慢性心力衰竭和慢性阻塞性肺病 | 511 | 12 |
Gardiner等,2017 [ |
健康促进 | ECA | 健康的 | 61 | 4 |
King等人2017 [ |
体育活动 | ECA(计算机) | 健康的老年人 | 245 | 52 |
Cotè等2018 [ |
慢性疾病 | 虚拟护士 | 肾移植患者服用免疫抑制药物 | 70 | 1天 |
Hui等,2018 [ |
体育活动 | 口头的ECA;面对面的交流 | 健康的 | 200 | 12 |
一个ECA:具体的会话代理。
将虚拟教练应用于临床或医疗环境的研究作为随机对照试验纳入分析。
论文参考 | 研究的目标 | 结果测量 | 结论 |
Allen等,2008 [ |
让患者与他们的初级保健医生合作,管理他们的健康状况 | 访问网站;访问个人在线工作表;发送给电子教练的电子邮件数量 | 护士可以发挥重要作用,共同努力开发新的领域,以促进患者成为管理其健康状况的合作伙伴。 |
Gabriele等人2011 [ |
电子教练支持对减肥、饮食行为、身体活动和参与的影响 | 腰臀情况;干预参与问卷;社会支持量表;饮食行为 | 营养教育应用程序是支持健康促进干预的可行和可接受的解决方案。 |
Martorella等人2012 [ |
研究虚拟护理干预对改善心脏手术患者疼痛缓解的初步效果 | 问卷调查;疼痛强度评分(入院时及术后) | 针对网络的方法可以增加健康教育的可及性,并促进疼痛缓解,而不会产生更多的成本。 |
Watson等,2012 [ |
通过计算步数,增加超重或肥胖者的活动量 | 步数 | 虚拟教练有助于保持运动水平。 |
Bickmore等,2013 [ |
通过在家用电脑上与用户进行一系列模拟对话,促进体育锻炼和水果蔬菜消费 | IPAQ一个;步数;国立卫生研究院-国立癌症研究所(NIH-NCI)水果和蔬菜扫描;重量 | 为有效重用而设计的自动化健康干预软件可以有效地改变健康行为。 |
Bickmore等,2013 [ |
比较在久坐的老年人中,基于计算机的身体活动计划与计步器控制条件的功效 | 每日步数 | 门诊部署的自动运动促进系统在短期内增加了老年人的步行量。 |
Wijsman等人2013 [ |
评估基于网络的干预是否能增加老年人的身体活动并改善代谢健康。 | 手腕活动监控器;人体测量;血液样本分析 | 在不活跃的老年人中,一个为期3个月的基于网络的体育活动干预在增加客观测量的每日体育活动和改善代谢健康方面是有效的。 |
Friederichs等人2014 [ |
确定基于虚拟人物动机性访谈的基于网络的体育活动干预,与纯基于文本的干预相比,是否会产生更积极的评价和更高的干预效果 | 基于网络的调查问卷;IPAQ | 不能加强与用户的社会关系的虚拟形象也不能增强干预效果。 |
Vroege等人2014 [ |
评估有多少参与者成功地达到了目标的身体活动水平,以及干预对身体成分和代谢健康的影响 | 手腕活动监控器;身体质量指数;血液样本分析 | 在干预组中,42.0%的人达到了日常体育活动的最终目标,与整个干预组的效果相比,这与对身体成分和代谢健康的显著更好的影响有关。 |
Broekhuizen等2016 [ |
评估旨在增加身体活动的基于互联网的干预是否有效地改善不活动的老年人的生活质量 | 手腕活动监控器;荷兰纸版本的研发36项健康调查 | 3个月后,基于互联网的体育活动计划有效地提高了60-70岁老人的生活质量。 |
Leahey等人2016 [ |
一种基于修正成本效益比的减肥维持新方法的有效性 | 重量 | 互联网提供的成本效益减肥维持方法可能对长期体重控制有效。 |
Ritchie等人,2016 [ |
评估技术支持的护理过渡支持计划对住院率、离社天数和死亡率的影响 | 再住院人数、死亡人数、住院天数和离开社区的天数 | 在慢性阻塞性肺疾病患者中,使用交互式语音响应增强护理过渡干预可显著降低30天再住院率。 |
Gardiner等,2017 [ |
评估使用ECA向城市妇女传授改变生活方式的可行性 | 患者健康问卷;家庭粮食不安全获取量表;运动自我效能感量表;感知压力量表 | 利用ECA促进不同城市女性压力管理和健康饮食的健康行为是可行的。 |
King等人2017 [ |
比较两种适应语言和文化的基于社区的体育活动干预措施的有效性,以及广泛推广和翻译的潜力 | 通过自我报告和加速度计测量步行和其他形式的身体活动的变化。 | 该干预措施通过影响服务不足人群的关键健康行为,在减少健康差距方面具有巨大潜力。 |
Cotè等2018 [ |
评估旨在支持肾移植受者药物依从性的虚拟护士的可接受性、可行性和初步疗效 | 基于web的护理干预可接受性量表;完成的课时数;服药依从性措施 | 研究结果支持了虚拟护士的可行性和可接受性。它可以成为支助现有专门服务的一种方便的辅助手段。 |
Hui等,2018 [ |
评估一项以资讯科技为基础的生活方式干预计划在改善香港中年成年人身体活动水平及健康状况方面的成效 | 用加速度计测量身体活动;IPAQ | 以信息技术为基础的生活方式干预对成年人,尤其是工作繁忙的成年人来说,快速、廉价、灵活、方便。 |
一个IPAQ:国际体育活动问卷。
我们确定了5篇关于VC的评论。为了定义术语虚拟教练的基本原理和基本组成部分,我们首先分析了Ding等人的参考论文[
关于VC的临床应用领域,大多数被分类为rct的已确定的文章直接或间接地涉及了体育活动的主题[
相反,我们发现了几篇科学文章,这些文章强调了人们对临床使用基于计算机的eca越来越感兴趣,无论是在体育活动的背景下[
将虚拟教练应用于临床或医疗环境的研究作为探索性研究纳入分析。
论文参考 | 临床应用领域 | 接口 | 受试者中 | 主题(n) | 测试周期(除另有规定外,以周为单位) |
Guillen等2005 [ |
体育活动 | 触摸屏显示器 | 健康的 | 30. | 8 |
Segerståhl等2011 [ |
体育活动 | 不是实时短信(基于网络) | 健康的 | 30. | 3. |
Cotè等2012 [ |
慢性疾病 | ECA一个(虚拟护士) | HIV阳性的 | 71 | 1天 |
Novielli等2012 [ |
用户的反应 | 口头的ECA;面对面的交流 | 健康的年轻 | 30. | 变量 |
Ellis等,2013 [ |
体育活动 | ECA(计算机) | 帕金森病 | 20. | 4 |
哈德利卡2013 [ |
冥想训练 | ECA | 健康的 | 32 | 3. |
Kreps等人2013 [ |
慢性疾病 | 短信提醒 | 克罗恩病 | 30. | 35 |
Silveira等,2013 [ |
体育活动 | 语言和非语言交流ECA(基于平板电脑) | 健康的老年人 | 44 | 12 |
van Vuuren等,2014 [ |
慢性疾病 | ECA与语言和非语言沟通(虚拟治疗师) | 由单一左半球中风引起的慢性失语症 | 8 | 9 |
Adams等,2015 [ |
体育活动 | 不是即时短信(电子邮件)和电话 | 冠状动脉搭桥术 | 1 | 16 |
Cotè等2015 [ |
慢性疾病 | 虚拟护士 | HIV阳性的 | 26 | - - - - - -b |
Stevens等,2016 [ |
用户和ECA的互动 | ECA(计算机) | 健康的年轻 | 40 | 1天 |
Tielman等,2017 [ |
心理教育 | ECA | 健康的 | 46 | 3天 |
Chi等,2017[ |
老年人的社会孤立 | 宠物化身(基于平板电脑) | 健康的老年人 | 10 | 12 |
Gabrielli等,2017 [ |
营养 | 手机应用程序 | 超重儿童及其父母 | 6个孩子6个父母 | 6 |
克拉森等人2018 [ |
慢性疾病 | 向网站和应用程序发送文本消息和通知 | 患有1型糖尿病的青少年 | 21 | 6 - 8 |
Oyibo等,2018 [ |
体育活动 | 视频 | 健康的 | 659 | 1天 |
理查兹等人2018 [ |
尿失禁 | ECA(基于网络的) | 孩子们 | 74 | 26 |
Suganuma等2018 [ |
心理治疗干预 | 口头的ECA;面对面的交流 | 健康的 | 128 | 2 |
Dworkin等人2019 [ |
慢性疾病 | ECA | HIV阳性的 | 43 | 12 |
Srivastava等人2019 [ |
慢性疾病 | 虚拟培训 | 前驱糖尿病患者 | 10 | 1天 |
一个ECA:具体的会话代理。
b缺失的数据。
将虚拟教练应用于临床或医疗环境的研究作为探索性研究纳入分析。
论文参考 | 研究的目标 | 结果测量 | 结论 |
Guillen等2005 [ |
评估技术平台和适合度。 | 心率;签证官2 | 教练根据用户的特点和喜好制定个性化的训练方案,并对用户的实际健康状况进行持续评估。 |
Segerståhl等2011 [ |
调查用户如何将采用两种交付模式的系统整合到他们的训练中,并分析个人运动监测的好处。 | 心率 | 个人运动监测系统可以通过更系统地结合移动和基于网络的功能来改进。 |
Cotè等2012 [ |
研究一个Web应用程序的可接受性和可行性,该应用程序旨在使艾滋病毒感染者能够管理他们的日常抗逆转录病毒治疗 | 可接受性调查问卷;专业笔记;观察 | 研究结果支持了干预的可行性和可接受性。 |
Novielli等2012 [ |
通过在健康饮食领域扮演人工治疗师角色的具身对话代理(ECA),调查用户对接收到的建议的反应 | 语音分类;用户的反应 | 对话的适应性对于有效的说服性互动是至关重要的。 |
Ellis等,2013 [ |
虚拟运动教练促进社区帕金森病患者日常步行的可行性、可接受性和初步证据 | 六分钟步行测试;步速;每天的步数;保留率;满意度;交互历史 | 久坐不动的PD患者成功地使用了计算机,并与虚拟运动教练进行了互动。在超过1个月的时间里,每天步行的保持率、满意度和依从性都很高。 |
哈德利卡2013 [ |
开发和评估一个虚拟正念教练训练和指导正念冥想 | 网络调查5点;李克特量表 | 基于虚拟教练的正念训练是可行的,而且可能比自我管理的计划更有效。 |
Kreps等人2013 [ |
描述如何通过使用人工智能提高即时性来改进电子健康通信程序 | 重量;病人的活动;睡眠模式 | 人工智能可以通过使健康促进工作人性化、促进身体和情感的亲密性来增强电子健康的“即时性”。 |
Silveira等,2013 [ |
调查哪些以信息技术为媒介的激励策略能增加老年人对体育锻炼训练计划的坚持 | 坚持和流失;步速;动力工具 | 社会动机策略能更有效地激励被试遵守训练计划并继续进行干预。 |
van Vuuren等,2014 [ |
分析由虚拟治疗师为失语症患者提供语音和语言治疗的系统的性能 | 在单词准确性方面的表现 | 对于失语症患者来说,在生态有效的现实环境中接受由虚拟治疗师提供的治疗,可以提供更多的线索,从而更快地学习。 |
Adams等,2015 [ |
研究如何修改所需的运动和活动,以尽量减少肩关节外展、伸展和屈曲 | 血压;在重量训练中所做的工作量 | VC基于特定的运动,症状有限的运动计划,将使患者能够以比通常允许的更高强度进行训练。 |
Cotè等2015 [ |
探索和描述艾滋病毒感染者如何通过虚拟护士接受定制的异步陪伴 | 半结构化访谈,让参与者通过个人故事分享他们的干预经验,以及他们在参与过程中的想法和感受 | 虚拟护士使体验人性化,并帮助他们获得新的技能,以实现最佳的抗逆转录病毒治疗依从性。 |
Stevens等,2016 [ |
研究人类行为特征对与ECA互动质量的影响 | ECA语音错误数;多项选择题 | 模仿的影响可以用视觉和运动模拟来解释,相似度和喜欢之间的双向联系。 |
Tielman等,2017 [ |
研究更好的表现模式,以提高依从性。 | 行为数据;调查问卷 | 对虚拟主体的态度和心理教育的回忆程度与任务执行的坚持程度呈正相关。 |
Chi等,2017 [ |
检查基于平板电脑的ECA(简称ECA)的感知接受度和效用 |
测试数码宠物伴侣的半结构化个人访谈 | 数码宠物可以为老年人提供陪伴,增强社交互动。 |
Gabrielli等,2017 [ |
描述一个营养教育应用程序的设计和开发,以及与家庭形成性评估的结果 | 了解地中海饮食;罗达岛大学变化评估-简写量表;有意利用科技进行营养教育 | 以用户为中心的设计表明,营养教育应用程序是支持初级保健健康促进干预的可行和可接受的解决方案。 |
克拉森等人2018 [ |
看看1型糖尿病患者是如何通过VC体验游戏的 | 系统可用性量表;半结构式访谈,探索用户体验 | 在儿科监护下对患者的用户评估显示,将移动技术与基于web的元素结合使用是可行的。 |
Oyibo等,2018 [ |
在健身应用程序的行为建模的背景下评估体重锻炼表现的决定因素 | 社会认知理论工具 | 这项研究为设计有说服力的技术来促进有规律的锻炼行为提供了一套指导方针。 |
理查兹等人2018 [ |
评估一种新颖的方法,包括在患者等待专科医生预约期间为他们提供一个网站和虚拟专家 | 跨文化自制-特定生活质量;小儿失禁问卷;电子卫生扫盲调查;最新的生命体征测试;工作联盟清单 | 在患者等待专科医生预约期间,一项涉及网站和虚拟专家的新方法显示,74%的尿失禁患者整体改善。 |
Suganuma等2018 [ |
使用基于互联网的认知行为疗法预防心理健康措施 | 世界卫生组织-五项幸福指数;凯斯勒10;抑郁行为激活量表 | 基于网络的具身会话代理的认知行为治疗可用于心理健康保健。 |
Dworkin等人2019 [ |
评估ECA干预措施提高抗逆转录病毒治疗依从性的可行性、可接受性和初步疗效 | 依从性;可接受性;可行性,健康前与健康后的素养;前自我效能和后自我效能 | 在这一重要人群中,初步研究证明了可接受性和提高依从性的初步疗效。 |
Srivastava等人2019 [ |
评估与长期行为修正相关的行为阶段的表现 | 坚持项目的连续性 | 医患关系的力量似乎允许前驱糖尿病患者在生活方式改变的过程中跳过或迅速通过行为阶段。 |
虚拟教练应用于临床或医疗环境的综述和理论研究。
论文参考 | 临床应用领域 | 接口 | 研究类型 |
丁等2010 [ |
- - - - - -一个 | 虚拟教练干预概述 | 审查 |
Lentferink等2017 [ |
生活方式 | e-Coachb | 审查 |
Provoost等人2017 [ |
临床心理学中的心理治疗干预 | ECAc(电脑屏幕上的虚拟人物到机器人)和交流 | 审查 |
Vaidyam等人2019 [ |
精神病学 | 会话代理,聊天机器人 | 审查 |
Salvemini等人2019 [ |
失眠和睡眠障碍 | 虚拟教练 | 审查 |
de Rosis等,2006 [ |
健康促进 | 口头的ECA;面对面的交流 | 理论研究 |
Cotè等2011 [ |
HIV阳性的 | 虚拟护士 | 理论研究 |
Perez等,2016 [ |
用户和ECA的互动 | ECA | 理论研究 |
Cotè等2017 [ |
慢性疾病 | 虚拟护士 | 理论研究 |
Fadhil等人2019 [ |
健康促进 | ECA | 理论研究 |
一个不适用。
b电子教练:电子教练。
cECA:具体的会话代理。
左:研究数量(随机对照试验或探索性试验)与界面模式。右:所选文章中报道的一些具体对话代理(eca)的例子:(a) Friederichs等人2014年,(b) Tielman等人2017年,(c) Stevens等人2016年,(d) de Rosis等人2006年,Novielli等人2012年,(e) Bickmore等人2013a, Ellis等人2013年。
研究数量(随机对照试验或探索性试验)与临床条件的比较。
虚拟教练一词最早在20世纪50年代用于体育领域,指的是在幕后或远距离带领球队的体育教练。最早在医疗领域使用Virtual Coach是在1997年的一间手术室里,用于指导一个非标准的外科手术。如今,虚拟教练是一个具体的技术概念
这可以定义为观察和记录与个人和身体信息相关的特定活动或特定状况(如活动水平、卡路里摄入量和体重)。使用各种各样的传感器执行自我监控(也是实时的),允许跟踪用户的表现,仅在必要和相关的情况下向用户触发消息。
这包括一组特定的上下文参数(例如,位置、时间、身份和活动),以及基于这些上下文信息对任务中断的响应。然而,更多的因素,如用户的情绪状态和中断的原因和方式,都与响应能力有着至关重要的联系。
指导策略选择传递给用户的每条消息中应该包含哪些类型的内容,区分一般信息与特定信息,并在其中加入适当的情感效果。该策略还旨在根据用户的需求、性能和改进对活动进行动态调整,这些信息是通过两个自我监视和上下文感知阶段收集的。通过调整,避免了恼人的效果,增强了用户对系统的使用信心。此外,积极的信息可能有助于增强使用系统的性能、舒适度和兴趣。相反,负面反馈和信息的使用应该受到限制,因为它们通常是不合适的,目的是减少错误。
这包括可用于向用户传递指导信息的不同类型的界面(即视觉、听觉和触觉)。事实上,由于计算机图形学领域的不断创新,eca已成为最受欢迎的界面。ECA界面可能非常不同,从简单的动画角色到类人或类动物实体、会说话的动物或许多其他不同形式。一个常见的趋势是设计栩栩如生的类人代理,然后用各种不同的特征(从性别、美学、声音到个性和行为模式)来描述它们。
如前所述,以一种针对用户和情况的个性化方式提供指导信息的能力可能会在VC平台和用户之间建立一种值得信赖的关系,提高技术的接受度和有效性。在这种情况下,虚拟教练和用户之间的交互具有优先级。通过对文献的分析,我们发现VC与用户之间的交互的描述是相关的主题。有几篇文章深入探讨了这个主题[
此外,对话的结构和格式,以及个人表达的内容,都需要根据用户在系统中的进度、当前状态和语音上下文进行个性化[
根据Kreps等人[
一组46篇修订论文中的20篇(见
允许用户与ECA交流的界面(例如,从基于web的问卷到实时音频和视频输入);
由ECA的心理能力组成的算法,使ECA能够与用户产生共鸣;
所谓的ECA的体现(或视觉表现),意思是它是如何出现的(例如,人形、玩具、照片或幻想)。ECA的外观也由它与用户交流的方式来定义(例如,口头与非口头,文本信息与语音,有或没有手势和面部表情)。
作者还对信息传递的方式进行了分类:ECA和用户可以通过语音、面部表情和眼神、手和身体手势或简单的文本相互交流。
模拟面部表情和眼神凝视(面对面对话)在医疗保健中与文化水平低的用户打交道时尤其重要,因为在这些情况下,与医疗服务提供者面对面接触仍然是最有效的互动方式[
关于eca的社会方面,值得一提的是,其中一篇文章描述了eca的四个社会角色[
此外,一项初步研究评估了老年人如何与宠物化身互动[
综上所述,研究表明eca具有以下好处:
社会互动:人与机器之间的关系是社会性的;化身支持以一种自然的方式进行联系,就像与其他人一样。
用户注意力:动画角色可以吸引用户的注意力。
真实模拟:具体的关系代理提供了生动的幻觉,并与真人互动。
肢体语言信息:角色的面部表情包含大量的信息。
可信度和可信赖性:可信赖程度被ECA的人性化放大;一张真实的脸似乎被认为更聪明、更迷人、更讨人喜欢。
通过对文献的分析,VC的应用涉及到医疗领域的不同领域,这使得我们可以从不同的角度来解决问题。特别是,这些研究评估了特定的主题,如体育活动和营养方案,或与降低疾病风险相关的更广泛的背景。以下是涉及的主要主题。
成年人和老年人的身体活动越来越被认为是保持健康和预防疾病的基本生活方式行为。因此,许多文章试图引入自动运动促进系统来支持健康或超重的老年人的运动活动也就不足为奇了。
本世纪初,Segerståhl和Oinas-Kukkonen [
在老年人口中,Bickmore等人[
此外,还提出了一种基于网络的身体活动干预措施,以增进老年人的健康并减少危险因素。在同一组的几项研究中[
同样,在临床前探索性试验中[
沃森等人[
为了为促进有规律的锻炼行为的说服性技术的设计提供指导,Oyibo等人[
在10名前驱糖尿病患者的队列中,Srivastava等人[
VC可以为慢性病患者发挥基本作用,为他们在家中自我管理问题提供支持。这就解释了为什么一些作者已经开始在不再健康的受试者社区中评估电子教练的使用。2008年,Allen等人[
里奇等人[
关于神经系统疾病,Ellis等人[
van Vuuren等人利用为跨设备的言语治疗设计的虚拟治疗师,以及内置的Web监控、调度和通信技术,[
随着虚拟护理化身(VNAs)的作用被认为是有前途的和不断发展的[
在一项为期3个月的设计前到设计后的试点研究中,还在43名患者中探索了促进艾滋病毒药物依从性的方法,使用基于理论的、移动交付的ECA来提供信息和行为技能。它们在改善药物依从性方面表现出良好的可接受性和初步疗效[
在一些试验性随机对照试验中,也通过基于网络的护理干预描述了对其他慢性疾病治疗依从性的促进[
VC的使用也涉及到领域,既提供新的教育方法或心理治疗支持,也试图理解ECA和使用者之间的关系。2013年,Hudlicka [
ECAs和VC服务具有集成的认知训练系统,交互式临床量表和测试,以识别咀嚼和吞咽困难,集成计步器和其他可穿戴传感器(跌倒、冻结或运动波动检测系统),以及基于家庭的交互式信息环境,可用于识别和预防家庭或室外的疾病相关并发症。这种类型的教练系统已经在肥胖和久坐的生活方式等健康问题上得到了证明。
任何实施的VC服务(如ECA)也应特别注意治疗依从性监测。从这个意义上说,虚拟社会环境的创建可能包括患者可以与其他患者交换信息,或可以直接联系他们的参考医疗保健专业人员进行与治疗有关的咨询[
这一范围审查表明,在过去的10年里,在医疗保健世界的各个部门,人们对实现旨在刺激和引导用户朝着积极行为的VC程序越来越感兴趣。在这篇综述中,我们评估了所有可用的关于VC使用的证据,定义了一个指导计划,并提出了帮助使用者面对特定医疗状况的解决问题的策略。在大多数情况下,成功的风险投资方法必须包括参与者参与的方法,并关注个体患者的生活方式状况。此外,该综述使我们能够绘制目前与使用者或患者VC相关的关键概念,如功能和症状、药物、饮食建议、识别和应对疾病恶化的警报信号、与疾病相关的心理和情绪反应,以及锻炼策略。根据患者的需要和要求,可以涉及患者的亲属或其他熟人,教育必须以个人和团体相结合的方式进行。
最近,另一项综述研究了结合使用自我跟踪和说服性电子教练的电子健康干预措施[
在医疗护理情境中,目前虚拟教练技术辅助护理的应用似乎较多,但主要是针对健康受试者,目的是改善健康行为,减少心脑血管疾病的危险因素,如肥胖或缺乏运动。相反,只有7项研究考虑了患有慢性疾病(如抑郁症、心力衰竭、COPD、PD、克罗恩病、糖尿病和尿失禁)的患者群体,目的是证明不同基于互联网的健康指导干预措施的有效性。例如,这些措施的目的是改善与护理人员的沟通,降低患者的再住院率,或促进他们的日常体育活动。
值得注意的是,这篇综述在过去10年医学健康领域的46篇具体指导干预文章中发现了16篇RCT研究。然而,尽管这对于一个过去15年出现的主题来说可能是一个有趣的事实,但它值得一些具体的考虑。首先,由于大多数RCT研究涉及健康受试者,尽管通常是体质超重或老年,其主要目的往往是促进健康行为。此外,特别提到对健康人群的这类干预,迄今为止,随机对照试验研究优先评估了VC用于初级预防的目的[
关于帮助实施初级预防这一雄心勃勃的目标,很明显,由于研究对象数量有限,技术解决方案的使用时间短,研究还无法维持风险投资在改变有害行为或保持能对人们健康产生积极影响的良好习惯方面的绝对有效性。相反,众所周知,有关生活方式以及如何以积极和健康的方式改变生活方式的研究需要对大量人口进行数年的监测。其次,虽然目前有6项评估体力活动的RCT研究和3项超重研究,但由于研究人群的平均年龄和样本量、界面类型和使用的结果测量的差异,两组之间结果的可比性不足。
剩下的大多数研究,可以定义为探索性的,除了一些作者对评价VC在某些病理疾病管理中的应用感兴趣之外,几乎没有得到什么信息。
使用ECA或IVR系统可促进健康,因为这些设备的可用性和接受度通常较高[
患者和保健专业人员之间的治疗联盟也被认为是所有形式治疗的综合因素,涉及治疗的疗效和改善依从性。有趣的是,eca,尤其是那些表现出共情行为的eca,可以潜在地提供非评判性的支持,比如真正面对面的交流,因此可以弥补某些患者群体的临床失败。ECA也可用于促进神经和心脏病患者的健康饮食习惯。此外,照顾患者的营养非常重要,特别是在药物治疗期间,因为许多营养物质可能与药物(如左旋多巴)相互作用,从而干扰其肠道吸收。尽管ECA与使用者发展共情关系的理想特征仍在研究中,但在许多研究中,这种界面似乎带来了良好的可接受性,并且可能是当今控制慢性疾病患者定期药物摄入的界面的最佳解决方案。
该综述揭示了对心脏病和神经系统疾病的一定兴趣,众所周知,这些疾病通常需要改变生活方式,坚持药物治疗和特定的康复计划。具体来说,心脏病和神经系统疾病与年龄增长的人尤其相关。它们包括心血管疾病,如心脏病发作和心力衰竭,脑血管疾病,如中风,或神经退行性疾病,如帕金森病。诚然,这些疾病的发病机制和治疗方法各不相同,有急性发作,也有慢性病程。然而,康复计划的结构是非常相似的,即使护理计划和他们的基础可能在某些方面有所不同。他们的主要目标是帮助患者通过恢复他们的健康水平和运动和认知障碍,尽可能地改善他们的生活质量。应该支持人们在没有(广泛的)帮助的情况下重新学习或恢复处理家庭环境的能力。由于急性治疗的进展(如冠状动脉血管成形术、溶栓、中风单位的概念和吞咽困难管理),大多数人在急性病理事件中幸存下来,但他们往往受到长期残疾的影响。
因此,康复(主要是有组织的住院多学科康复)仍然是残疾治疗的基石之一。康复策略帮助幸存者重新学习失去的技能。在文献中,有一些模型[
缺乏连续性的护理导致患者的真实病情与他们通过持续的、结构良好的康复过程所能达到的康复水平之间存在差距[
除了通过适当的监测和康复计划来改善运动和认知表现外,决定生活质量的一个主要因素是与旨在促进日常生活基本活动和工具活动的独立性的康复策略有关。基于所有这些原因,现在是时候设计和实施能够激活适当策略的指导系统,以改善患者的运动和认知障碍,包括那些促进个人卫生、穿衣、自我进食、使用电话或其他形式的交流以及服用处方药的独立性。因此,持续应用的个性化康复项目帮助残疾人改善身体功能,从而限制他们重返家庭或社区、独立生活、参与教育、劳动力市场和公民生活[
对风险投资文献的审查证实,与人类密切互动的技术在卫生和医药领域的传播有所增加。人们对这一问题的兴趣的增加不仅体现在今年年初以来的出版物数量上,而且体现在欧盟“地平线2020”研究框架计划的指导愿景上。
如果到目前为止,大多数研究已经测试了技术对话的好处和人类对话的可用性,在未来,我们将努力在医疗部门加强这种关系,因为我们正在努力促进患者参与到健康管理的自我意识和自信过程中。然而,先进的存在模式将导致VC无处不在,并允许进一步的交互模式。以增强现实的方式将VC整合到现实世界中(例如,虚拟形象也可以出现在汽车中)将拓宽其引导用户的能力,从而提高建议操作的读写能力。先进的传感和行动水平允许与人们的条件无缝适应。从未来来看,多个相互关联的教练将能够更好地监控和指导用户。此外,未来的虚拟教练不仅可以改善基本的治疗方案,而且还可以推断出新的治疗策略。
希望这些变化将使我们能够处理日益复杂的临床情况,主要属于慢性疾病和残疾的世界。迄今所取得的经验教训旨在促进通常针对健康主题、独立思考和行动的指导干预措施,这是将关于初级预防主要主题的干预措施的经验转移到更复杂和具体的二级预防主题方面的重要一步。
因此,对于体弱多病的人来说,VC的未来有望提供可靠的证据,证明其在尽可能长时间地保持身体、认知、精神和社会健康方面的有用性和有效性。更具体地说,VC将教育并最终使患者能够加强对药物治疗的坚持,并进行身体和认知康复计划,以获得更健康的生活方式和更高质量的生活,重新获得独立。
研究小组在研究开始时采用了Arksey和O 'Malley对范围评价的定义,并发现他们的简单定义在指导研究选择时通常是有用的。为保证文献的广泛检索,检索策略包括3个电子书目数据库、不同文章的参考文献列表、相关期刊网站和滚雪球法。然后,每一篇引文和文章都由来自不同学科(医学和生物工程)的3名独立评审员进行评审,他们定期会面以解决冲突。
由于几个原因,这篇综述给读者带来了新的信息。首先,它修改了虚拟教练的定义,证明了丁磊所做的第一个描述的有效性,以及它如何仍然包括近年来旨在改善虚拟教练与用户之间互动的技术发展。其次,该综述采用了一种创新的方法,着重强调了哪些医疗保健部门被认为应用了风险投资。考虑到这一广泛的分析,本综述旨在向生物工程师提供有关VC目前医疗应用潜力的有用信息,并展望其可能的未来用途。
然而,有一些限制是值得注意的。首先,由于进行范围审查时的可变性,我们意识到有必要对方法进行标准化,以确保证据的强度。其次,尽管本综述试图尽可能全面,但可能没有确定已发表文献中的所有论文。我们的搜索算法包括以前用来描述VC设备和服务的9个不同的术语(以及它们的衰落);然而,也可能存在其他术语。虽然我们的搜索包括3个数据库(即PubMed、Scopus和Embase),但整体搜索策略可能偏向于健康和科学。此外,我们可能在灰色文献中遗漏了一些论文。
不断的技术进步正在改变人形化身的使用对用户的影响,人形化身是一种明显替代健康专业人员的人造形象。这种关系可能会产生许多先入之见,例如医生和患者之间缺乏直接对话。如前所述,信任关系将基于用户与虚拟化身之间的良好互动,以及后者在多大程度上被视为高质量医疗护理过程的一个要素。然而,这种关系的心理含义只有通过这些技术的具体应用才能了解。根据我们的分析,我们必须充满信心地展望未来,同时认识到还有几个问题尚未解决。从更广泛的角度来看,许多关于VC的文章都直接或间接地讨论了在初级预防(如减少风险因素)和次级预防(如坚持治疗)中最重要的医学方面。
然而,该综述获得的证据表明VC很少应用于二级预防的医疗保健。事实上,尽管体育活动主要是由VC系统鼓励的,但我们知道它不能与真正的康复计划相比,后者的适应症对于因多种慢性疾病而遭受急性致残事件或运动功能障碍的患者极为重要。因此,在目前VC应用的场景中,康复是很大的缺席者。因此,从慢性疾病的二级预防来看,VC在改善药物依从性和扩展患者现有康复计划方面具有具体的潜力,为保证医院和家庭之间护理的连续性提供了很好的机会。考虑到这些因素,生物工程师和临床医生之间在创建创新技术平台方面的建设性对话继续和改进,以协同应对医疗保健领域的新挑战是至关重要的。
人工智能
慢性阻塞性肺疾病
具身会话代理
电子教练
电子教练
电子健康
电子学习
欧盟
交互式语音应答
帕金森病
随机对照试验
虚拟培训
虚拟护理化身
这项工作在vCare项目中得到了欧盟的部分支持(由地平线2020研究和创新计划资助,资助协议No 769807)。作者要感谢所有vCare的同事和Need Institute Foundation的支持合作。
PT, HS, IS, KG, MCa, MCo是提出的想法。PT, IS和MCo分析数据并解释结果。HS、EJ、KG、MCa、IG、JCG、SB、CS、SK、SA辅助解释结果。PT和MCo牵头撰写了手稿。所有作者都提供了批判性的反馈,并帮助塑造了手稿。
没有宣布。