在儿科急诊科使用社交机器人NAO为儿童提供情感支持:随机临床试验gydF4y2Ba

简介gydF4y2Ba

社交机器人(SRs)可以为儿童提供多因素的感官体验，并将他们从压力环境中转移开来，因为这在医疗保健中经常发生[gydF4y2Ba1gydF4y2Ba，gydF4y2Ba2gydF4y2Ba］．sr旨在通过游戏、手势、姿势、凝视和颜色与人类互动和交流，并已成功用于不同环境下的儿科患者[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba4gydF4y2Ba]，尽管市场上并非所有的设备都具有拟人化、身体和行为品质，以与儿童建立良性合作[gydF4y2Ba5gydF4y2Ba-gydF4y2Ba8gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

解决到儿科急诊科(ED)就诊的儿童的情感需求是一项复杂的任务，需要在医疗过程中管理焦虑和疼痛[gydF4y2Ba9gydF4y2Ba］．在这种情况下，由于年轻患者缺乏与卫生保健提供者的合作，情绪压力可能会影响紧急干预的结果，可能会延误诊断，并可能延长医疗程序[gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．因此，为急诊科儿童减轻压力的干预措施是非常可取的[gydF4y2Ba12gydF4y2Ba-gydF4y2Ba14gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

尽管一些研究已经探索了sr对儿童负面情绪的影响[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba，gydF4y2Ba15gydF4y2Ba，gydF4y2Ba16gydF4y2Ba]，它们在住院儿童中减轻压力的效果仍不确定。此外，据我们所知，sr对进入急诊科的儿童压力的影响还没有被调查过。gydF4y2Ba

因此，我们进行了一项随机临床试验，目的是比较在进入急诊室之前进入急诊室的儿童中，SR互动与与护士玩耍的互动，或没有干预。我们的假设是SR相互作用在减轻压力方面优于其他干预措施。因为在压力环境下的生物反应包括下丘脑-垂体-肾上腺轴的激活，糖皮质激素反应和随后的皮质醇释放[gydF4y2Ba17gydF4y2Ba，我们测量了儿童的唾液皮质醇水平作为结果。gydF4y2Ba

方法gydF4y2Ba

研究设计和参与者gydF4y2Ba

这是一项开放的、三组、平行的随机临床试验，对2019年9月1日至2020年2月29日在拉奎拉圣塞尔瓦托医院儿科急诊室就诊的儿童进行。Piccotti等人描述，符合试验条件的儿童为3-10岁，他们在分诊时被分配了白色(不危急)、绿色(不非常危急)或黄色(中度危急)代码，并且没有神经疾病。[gydF4y2Ba18gydF4y2Ba以及谁可以安全地在候诊室等待非紧急护理。排除标准为年龄<3岁，>岁10岁;父母意大利语不流利;黄色代码:因近期创伤引起的视力障碍、头痛伴颈部僵硬、呕吐或对环境漠不关心;出现呼吸困难;头部严重外伤，意识状态改变;还有红色代码(非常严重)。gydF4y2Ba

研究期间在拉奎拉San Salvatore医院儿科急诊科就诊的家长和儿童被邀请参与研究，并获得知情同意(家长)和同意(儿童)。报名时间限制在上午8:30到10:30之间，以避免由于昼夜节律波动而导致的皮质醇水平差异。然后，孩子们被随机分为三组:(1)与SR互动，(2)与研究护士玩耍，或(3)与父母一起常规等待的对照组。对于所有3组，父母是否可以和孩子在一起没有限制;然而，只有对照组的孩子可以与他们互动。所有参与研究的儿童都接受了标准治疗。gydF4y2Ba

随机化后，采集儿童的体温、心率和唾液样本(T0)。然后，孩子们被暴露在三种干预措施中的一种中15分钟。干预后，立即再次测量儿童的心率，并采集额外的唾液样本(T1)。之后，儿童进行了一系列心理测试(见干预部分)，耗时近10分钟完成，随后采集了第三次心率测量和唾液样本(T2)。最后，孩子们进入急诊科的医务室。整个过程如图所示gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba．gydF4y2Ba

该研究的主要结局指标是干预前(T0)和干预后(T2)患者皮质醇水平的差异。gydF4y2Ba

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干预措施gydF4y2Ba

NAO机器人是一款小型SR机器人，由软银机器人公司开发，可与儿童互动(gydF4y2Ba图1gydF4y2Ba） ［gydF4y2Ba10gydF4y2Ba，gydF4y2Ba11gydF4y2Ba］．机器人使用与儿童年龄相适应的认知行为分散策略(歌曲、故事、笑话、游戏、谜语)[gydF4y2Ba19gydF4y2Ba-gydF4y2Ba22gydF4y2Ba］．机器人开始询问孩子的姓名和年龄。然后机器人会根据年龄自主选择合适的互动方式。机器人提出的问题包括学校出勤率、数数能力、最喜欢的科目和卡通。基于这些信息，机器人让孩子一起数数，并谈论学校和最喜欢的科目和动画片。对孩子们提供的答案进行进一步解读后，机器人就可以发表评论，并播放动画片的主题曲。机器人还会播放适合孩子年龄的歌曲和笑话，让他们猜题目或答案。另外一个互动是关于童谣和绕口令的。最后，机器人玩了关于动物叫声的猜谜游戏和其他谜语。gydF4y2Ba

NAO机器人配备了自然语言处理技术，可以理解孩子的言语。然而，在背景噪音或发音错误的情况下，一名医生在场，用隐藏的个人电脑手动将答案输入NAO软件。gydF4y2Ba

在第二组干预中，孩子们通过给儿童书籍着色或使用候诊室里的玩具与护士玩耍。gydF4y2Ba

对照组的孩子和父母待在一起，在等待的时候可以自由玩耍。gydF4y2Ba

唾液分析和心率测量gydF4y2Ba

没有直接参与这项研究的护士测量了孩子们的心率和体温。gydF4y2Ba

用水冲洗口腔后采集唾液样本，以防止食物污染。来自Salivette设备的棉签(猫。51.1534, Sarstedt, Nümbrecht, Germany)放在参与者的舌下，吸收唾液60秒。然后将唾液饱和的Salivette拭子置于聚丙烯管中，以1000倍离心gydF4y2BaggydF4y2Ba4°C浸泡15分钟，提取唾液。然后将唾液样本在- 20°C冷冻。为了开始唾液皮质醇水平的分析，唾液在2500 ×离心gydF4y2BaggydF4y2Ba解冻后20分钟，清上清用于分析。gydF4y2Ba

唾液皮质醇水平使用市售的DetectX皮质醇酶免疫测定试剂盒(cat。K003-H1W, Arbor Assays, MI, USA)和Victor3微孔板阅读器(PerkinElmer, Waltham, MA, USA)根据制造商的说明。gydF4y2Ba

心理测试gydF4y2Ba

为了验证唾液皮质醇水平可能不受气质或情绪管理的影响，我们在T1进行了一系列心理测试。虽然评估是在干预后进行的，以避免对研究和急诊科工作流程的干扰，但重要的是要确保此时进行的测试不受外部刺激的影响，包括干预。因此，这些测试被认为是有用的比较参与者在基线。评估包括儿童行为问卷-非常简短的形式(CBQ-VSF)，用于评估儿童的气质，以及情感理解测试(TEC)，在助理心理学家的在场下进行和完成。gydF4y2Ba

CBQ-VSF [gydF4y2Ba23gydF4y2Ba，gydF4y2Ba24gydF4y2Ba是一份由儿童护工填写的36项问卷，用于评估3-8岁儿童的气质。它被设计用来衡量3个广泛的维度:冲动/外向性、消极情感和努力控制。急躁/外向性量表的特点是高活动水平，高强度的快乐寻求，低害羞和冲动。第二个维度，消极情感，是由悲伤、不适、沮丧和恐惧的感觉所定义的。努力控制量表包括抑制性控制、注意力集中、低强度愉悦和知觉敏感性[gydF4y2Ba25gydF4y2Ba］．护理人员被要求对这些项目描述孩子在各种情况下的反应进行评分。回答分为7分，从1(我的孩子非常不真实)到7(我的孩子非常真实)。gydF4y2Ba

行政技术委员会[gydF4y2Ba26gydF4y2Ba评估3-11岁儿童的情绪理解和管理能力。它由9个组成部分组成，分别是基于面部表情的情绪识别能力(标签)、对外部情绪原因的理解、欲望对情绪的影响、基于信仰的情绪、记忆对情绪的影响、情绪调节的可能性、隐藏情绪状态的可能性、有复杂情绪、道德对情绪体验的贡献[gydF4y2Ba27gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

统计分析与样本量gydF4y2Ba

由独立研究人员通过计算机生成的随机化代码(随机分配软件1.0版，伊斯法罕医学科学大学)对干预进行随机化，并给父母一个包含顺序数字的信封。gydF4y2Ba

所有变量的数据通过Shapiro-Wilk检验进行正态分布检验。由于检验表明分布不是正态分布，我们对连续变量使用中位数和iqr。为了评估各组中3个不同时间点的皮质醇水平和心率的差异，我们使用了Friedman非参数检验。用Wilcoxon符号秩检验进行事后分析，以确定观察到的差异在哪里。为了评估我们感兴趣的变量之间的关系强度，我们通过科恩计算了干预措施的效应量gydF4y2BadgydF4y2Ba基于效应量相关性(r)。gydF4y2Ba

进行了线性回归分析，以评估每个年龄组中每个时间点的唾液皮质醇水平与心率之间的关系。gydF4y2Ba

根据皮质醇水平的变化计算样本量。假设皮质醇水平的SD为0.17，估计要检测到从T0到T2至少降低0.6 ng/mL的皮质醇水平，具有95%的统计功效(CI, Z=1.96;总体比例，π=0.80;误差范围E=5%，流行对照组，gydF4y2BaPgydF4y2Ba_0gydF4y2Ba=。85，prevalence health care personnel group,PgydF4y2Ba_1gydF4y2Ba=。75，NAO robot group,PgydF4y2Ba_2gydF4y2Ba=.80)，我们对每组19名儿童进行评估。gydF4y2Ba

所有统计分析均使用Graphpad Prism 9.0版本进行。gydF4y2Ba

该试验得到了拉奎拉市圣塞尔瓦托医院当地伦理委员会的批准。2666 06-25-2019)，并在ClinicalTrials.gov上注册(识别号:2666 06-25-2019)。NCT04627909)。gydF4y2Ba

结果gydF4y2Ba

人口统计学，心理学和其他基线特征gydF4y2Ba

我们邀请了145个连续的家庭，他们的孩子有资格参加研究，我们总共招募了109名患者。拒绝参与的原因有:(1)家长不想让孩子接触NAO (n= 15,42%)，家长认为孩子已经过度接触电子设备(n= 8,22%)，家长特别担心孩子的病情(n= 7,19%);未获得父母双方的同意(n= 6,17%)。gydF4y2Ba

在109名儿童中，有94名(86.2%)被纳入最终分析，因为三组中各有5份唾液样本因采样问题无法分析。其中，NAO机器人组有32人(34%)，与研究护士玩耍的组有31人(33%)，还有31人(33%)与父母在一起(gydF4y2Ba图2gydF4y2Ba)．gydF4y2Ba

对干预组儿童的人口学、心理和其他基线特征进行了描述gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba2gydF4y2Ba而在gydF4y2Ba多媒体附件1gydF4y2Ba而且gydF4y2Ba2gydF4y2Ba．三组儿童基线特征基本平衡，无显著性差异。gydF4y2Ba

在所有94名参与者中，48名(51%)是男孩。T0时各组间唾液皮质醇水平、心率和体温无显著差异(gydF4y2Ba表1gydF4y2Ba)．与NAO机器人互动的儿童TEC平均总分为6.8(2.0)，而与护士玩耍的儿童TEC平均总分为6.5(1.2)，对照组TEC平均总分为6.3(2.0)。gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba)．使用CBQ-VSF评估的三组人的性格在外向/冲动、消极情感和努力控制方面表现出相似的特征;分数的分布报告在gydF4y2Ba表2gydF4y2Ba．这些结果仅在94名儿童中的71名(76%)中获得，因为23名儿童(24%)由于ED时间限制而未能完成测试。gydF4y2Ba

在NAO机器人交互的儿童中，测量T2时的最低皮质醇水平(gydF4y2Ba图3gydF4y2BaA).在该组中，T2时的皮质醇水平与T0时有显著差异(3.50 vs 1.87 ng/mL，gydF4y2BaPgydF4y2Ba<措施;gydF4y2Ba图3gydF4y2BaA).此外，与护士玩耍的儿童T2时皮质醇水平略有下降，所有组在T0和T1时皮质醇水平相似。gydF4y2Ba

在探索不同性别的唾液皮质醇水平差异时，我们发现，与SR相互作用的女孩在T2处的下降比男孩更明显(gydF4y2Ba图3gydF4y2Baa - c)。与护士一起玩耍的男孩的趋势有所不同，他们的皮质醇水平在T1时增加，在T2时恢复到与基线相似的水平，而对照组没有观察到明显的变化(gydF4y2Ba图3gydF4y2BaB)。gydF4y2Ba

当观察总体心率趋势时，我们发现唾液皮质醇水平也有相同的差异(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba此外，回归分析显示，在所有干预组中，唾液皮质醇水平与心率之间存在显著的线性相关(gydF4y2Ba图4gydF4y2Ba罪犯)。gydF4y2Ba

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讨论gydF4y2Ba

主要研究结果gydF4y2Ba

我们的研究表明，在急诊室等待医疗程序时玩SR可能会降低儿童的压力水平，这可以通过降低唾液皮质醇水平来证明。我们的研究表明，这种效果不是在干预后立即可见，而是在机器人互动后近20分钟可见，根据应激源发生15-30分钟后应激源刺激的生理皮质醇反应变化[gydF4y2Ba28gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

此外，皮质醇水平的下降在女孩中比在男孩中更明显。gydF4y2Ba

与机器人互动态度的性别差异已经有报道，之前在日本进行的一项研究表明，女性对机器人互动的态度比男性更消极。gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba30.gydF4y2Ba］．虽然我们的发现与这些观察结果相反，但这并不令人惊讶，因为文化背景、环境和感知的刻板印象可能会影响儿童使用技术的态度[gydF4y2Ba29gydF4y2Ba，gydF4y2Ba31gydF4y2Ba-gydF4y2Ba34gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

最近的一项系统综述研究了sr对儿童焦虑和痛苦的影响，10项中有4项(40%)包括使用NAO机器人的研究，与我们的研究中使用的设备相同[gydF4y2Ba3.gydF4y2Ba］．在所有回顾的研究中，sr减轻了痛苦和焦虑，尽管证据质量较低，主要是由于样本量小。我们的结果与已发表的文献一致;然而，我们不知道在急诊室环境下进行的任何关于sr对儿童影响的研究。此外，与文献中现有的研究不同，我们使用唾液皮质醇水平作为结果，因为它们可以通过一种简单和非侵入性的方法来测量[gydF4y2Ba35gydF4y2Ba-gydF4y2Ba37gydF4y2Ba]并与非药物干预带来的压力有关[gydF4y2Ba36gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba-gydF4y2Ba40gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

我们进行了心理测试，以评估儿童的气质，这可能会影响在痛苦情况下对焦虑的控制。冲动/外向性格的得分越高，皮质醇的产生就越独立于指定的干预组，这表明性格更外向的儿童在基线时情绪困扰更少。这些发现进一步支持了情绪调节能力有助于减少痛苦情况下的恐惧和焦虑的观点。gydF4y2Ba37gydF4y2Ba，gydF4y2Ba38gydF4y2Ba，gydF4y2Ba41gydF4y2Ba，gydF4y2Ba42gydF4y2Ba］．gydF4y2Ba

超过15%(6/36)符合我们研究条件的孩子的父母拒绝参与研究，因为他们担心孩子接触电子设备。虽然环境和文化背景可能发挥作用，但如果在常规临床实践中实施包括SRs在内的减轻压力和焦虑的策略，则应考虑这一观察结果。gydF4y2Ba

优势与局限gydF4y2Ba

这项研究有几个优点。它的设计防止了常见的混淆效应，正如干预组中参与者的基线特征相似所显示的那样。此外，我们使用唾液皮质醇水平来评估儿童的压力水平，这代表了这一结果的客观衡量标准。为了验证我们的结果，我们还研究了唾液皮质醇水平和心率之间的相关性。gydF4y2Ba

局限性是我们的研究是在一个临床中心进行的，我们没有进行任何心理测试来评估压力/焦虑，以避免减缓急诊室的医疗程序。然而，在检测儿童压力水平的细微差异方面，心理问卷不如唾液皮质醇水平可靠。gydF4y2Ba

虽然SRs代表了在急诊室管理儿童痛苦的一个有前途的工具，文化背景和环境可能会强烈地影响这些设备的接受程度。然而，我们经常注意到来自父母的积极评论，例如“我儿子不想离开NAO机器人”，“我儿子想带着机器人”，“我儿子告诉我NAO机器人很神奇”，以及“我儿子第一次要求再次回到急症室”。更多的研究可能会更好地解决不同环境下可接受性的决定因素。gydF4y2Ba

结论gydF4y2Ba

总之，我们的研究表明，在卫生保健紧急情况下，sr在减少儿童压力方面是有效的。这些设备可以集成到儿科ED工作流程中，为患者和家庭带来好处，并有可能加快临床程序。为了实现这一目标，未来和更大规模的研究应该在不同的背景下进行。此外，在应防止社会接触的情况下，例如在COVID-19大流行期间，sr可能在改善儿童及其家庭的情感体验和疾病结果方面发挥重要作用。gydF4y2Ba