信息化技术在术后疼痛评估和智能管理中的临床应用研究进展*

江骏杰,王益敏,张辉

暨南大学附属广东省第二人民医院麻醉科(广东广州 510317)

疼痛(pain)是一种与实际或潜在的组织损伤相关的不愉快的感觉和情绪情感体验,或与此相似的经历[1]。疼痛分为急性疼痛和慢性疼痛,急性疼痛指新近产生并持续时间较短的疼痛,慢性疼痛则是持续或复发超过3个月的疼痛[2]。研究表明有37.2%的手术患者存在轻到中度的术后疼痛,11.0%的手术患者则存在严重的术后疼痛[3]。影响术后疼痛的因素众多,如患者术前的焦虑情绪,术后未及时的疼痛评估和不充足的疼痛管理,其中疼痛管理包括控制疼痛和预防急性疼痛转变慢性疼痛。术后疼痛管理不足是术后急性疼痛发生并向慢性发展的重要因素。术后疼痛管理的参与者多,包括病房医生、护士、患者、家属和麻醉医生等,术后疼痛的发生与麻醉方式、手术种类和个人体质相关,现有的疼痛评估方法偏主观,围术期疼痛风险因素识别不足等原因导致了术后疼痛管理的复杂化。中国《智能化病人自控镇痛管理专家共识》促进镇痛管理不断发展,改善智能化镇痛安全和舒适化医疗进步[4]。遵循以人为本的理念下优化疼痛处理措施,提高镇痛管理质量,达到实现精准镇痛医疗效果,加速智能化镇痛进程,促使围术期镇痛服务精准前行[5-6]。

目前应用于术后疼痛管理的方法包括镇痛药物管理、多模式镇痛方法等,其中信息化技术在术后疼痛管理中的应用越来越广泛,如移动医疗技术[7-10]、虚拟现实(VR)[11-13]、人工智能(AI)[14]、智能化患者自控镇痛(Ai-PCA)[15]、电子医疗技术[16-18]等信息化技术。这些技术较传统方法提高了疼痛评估的准确性,增强了疼痛管理的效果和时效性,减轻了医务人员的工作负担。信息化技术为术后疼痛管理带来新的思路,术前可在宣教、治疗缓解患者的焦虑上发挥作用,术后则可用以收集患者疼痛信息、对患者进行疼痛评估、缓解术后疼痛,使得患者术后的疼痛预测与远程疼痛管理成为可能。近年来多项研究聚焦于信息化技术应用于术后疼痛管理的效果,并与传统的术后疼痛管理方法进行对比。本文综述信息化技术在术后疼痛评估和智能管理中的临床研究进展,分析未来发展趋势,以增加临床医护人员上述系列技术的了解,为今后进一步研发和改进提供参考。

1 术后疼痛管理中移动医疗技术的应用

1.1 电话随访的应用 慢性术后疼痛(CPSP)是指手术后出现的并在组织损伤愈合后持续存在的慢性疼痛(一般认为需持续3个月以上)[2]。根据手术类型的不同,CPSP的发生率从5%到85%不等[19]。Liu等[20]通过电话术后随访问询的方式了解骨科手术老年患者的CPSP发生情况。研究人员在术后3个月内对患者或其家属进行电话随访。研究的结果对骨科手术后老年高危CPSP患者的筛查具有重要的辅助作用。Paquette等[9]使用电话对接受扁桃体切除手术的儿童的父母进行随访。研究结果表明术后的电话随访没有明显降低患儿的疼痛程度,但电话随访对镇痛药物的使用起到了指导和促进的作用,有利于更好地控制儿童术后疼痛并提高父母的满意度。相较于自动短信系统,电话随访更易于老年人接受和给患者反馈,但电话随访会加重医务人员的工作负担,因此近年来采用电话随访的医疗机构较前有所减少。

1.2 短信随访的应用 自动短信系统是一个功能较为全面的术后疼痛管理辅助工具,Punchak等[7]使用自动短信系统收集脊柱和周围神经手术患者的术后疼痛程度和阿片类药物用量和用法等信息,患者在术前和术后收到短信提醒报告,这些实时收集到的数据能作为患者个体化用药的基础,并制定出这一类手术的阿片类药物处方指南,从而减少阿片类药物的使用,减轻阿片类药物的不良反应。Lovecchio等[21]选择接受腰椎减压术或椎间盘切除术的成年患者进行研究,使用自动短信系统了解患者每天阿片类药物的消耗量和疼痛评分,持续6周或直至到患者停止使用阿片类药物。研究显示75%的患者未能使用完处方开出的阿片类药物,开取中值用量的阿片类药物可能是兼顾减少药物浪费和满足镇痛需求的可行方法。Hancock等[22]利用自动短信系统了解患者出院后前2周的疼痛评分和阿片类药物使用情况,用以评估多模式镇痛对术后疼痛的影响。出院后每隔24 h,患者就会收到一条自动短信,要求他们评估当天的疼痛程度,并报告过去24 h内使用的阿片类药物的量。自动短信系统与传统随访方式(信件或电话)相比减轻了医护人员的工作负担,患者的依从性也更高。此外自动短信系统可及时提醒患者进行自我评估并报告,因此医护人员和患者对自动短信系统的满意度普遍较高。但自动短信系统仍存在局限,如患者的自我评估具有主观性、部分老年患者无法熟练使用该系统、自动短信系统缺少对患者报告的反馈(如药物用量的调整、如何处理剩余药物等),这些问题可能会影响随访效果甚至打击患者报告的积极性,自动短信系统便利性优化和反馈功能将是自动短信系统下一步的完善方向。

1.3 微信随访的应用 互联网+医疗是互联网在医疗行业的新应用,其中微信有使用方便、受众范围广的特点,Lu等[10]对人工全膝关节置换术后运动恐惧症患者给予微信短视频干预,即让患者使用微信观看康复短视频。患者微信视频的观看主要是由主管护士负责,观看频率为1次/d,如果患者需要,可以在出院前提前观看。微信短视频内容包括3个部分:康复锻炼的任务、锻炼的分解演示以及健康支持教育。研究表明微信小视频可以降低单侧全膝关节置换术后运动恐惧症患者的运动恐惧评分和疼痛评分,缩短首次下床时间,提高患者关节活动度和日常生活能力。内容丰富的微信短视频有助于引导患者从疼痛制动转向主动运动,提升患者运动的积极性,分散患者对疼痛的注意力,从而达到缓解术后疼痛的目的。广州市第一人民医院通过微信公众号为患者提供围术期镇痛服务预约,患者扫码进入互联网医院,在疼痛预约模块中填写并提交预约信息即可完成预约。预约后网络自动回复并预约麻醉科医师上门评估的时间,为患者提供完善的镇痛服务[23]。

2 术后疼痛管理中电子医疗技术的应用

2.1 电子程序的应用 Martínez等[18]开发了应用程序PainAPPle,该程序纳入了疼痛评估和治疗副作用量表,研究结果表明PainApple的评估结果与纸质量表的评估结果同样可靠。Kapoor等[24]使用电子翻译程序辅助英语水平有限的患者进行医患沟通,超过90%的患者能够使用翻译程序表达出他们感受到恶心或疼痛,研究显示翻译程序是一个辅助沟通有效工具,通过改善医患沟通,该应用程序可提高术后并发症或不良反应的识别率。Stuhlreyer等[25]使用应用程序辅助医生对行全膝关节置换术的患者进行术后疼痛管理,这款应用程序能预测患者术后的疼痛进展并估计患者服用止痛药后的疼痛减轻程度。此外,该应用程序还能及时提醒患者服药。研究结果表明应用程序可以辅助医生的术后疼痛管理,有效减少镇痛药的用量,提高患者满意度。电子程序可改善医患沟通,辅助医护人员进行疼痛评估并预测疼痛进展,同时可提醒患者用药。与单独使用应用程序相比,使用应用程序辅助医生进行术后患者的疼痛管理是更好的选择。

2.2 术后疼痛管理中手机App的应用 Schiavo等[26]在App上使用简明术前压力量表(B-MEPS)和中枢致敏量表(CSI)对1 016例手术患者进行评估,结果提示患者情绪压力与术后度疼痛呈正相关。研究显示这款App可以在手术前评估患者的情绪压力情况,并能帮助团队管理患者的“压力水平”,从而减轻术后疼痛程度。Tiozzo等[16]使用App来评估Tiozzo儿科患者在家中术后24 h和第5天疼痛的发生率、强度和特征,并记录影响疼痛的相关因素。该App在手术后24 h和第5天会自动提醒患者进行疼痛自评,结果表明该App可作为居家监测疼痛的工具,有助于避免低估术后疼痛。Sun等[27]开发并使用手机应用程序Panda来评估疼痛并指导疼痛药物管理,Panda使用了为儿童设计的自测疼痛量表:包括面向4岁及4岁以上儿童的修订面部疼痛量表(FPS-R)和面向5岁及5岁以上儿童的颜色模拟量表(CAS)。研究结果表明Panda上的FPS-R和CAS的评分和纸质版本上量表的评分同样可靠。此外,Panda还会根据儿童的年龄自动设置最合适的疼痛分级,并可推荐多种药物治疗方案。家长的良好反馈证明Panda可有效辅助儿科术后的疼痛管理,并有将该APP推广到出院后的术后疼痛管理的可能性。Thiel等[17]开发了一个手机App,用于评估并记录术后疼痛情况。研究结果表明,住院患者术后使用手机App来疼痛自评并记录是一种便捷的方法,不仅患者满意度高,该App还可以提供与护士疼痛评估相当的评估结果。Dotto等[28]开发并使用手机应用程序Panda来评估外周神经阻滞患者的疼痛情况,并提醒患者及时服用止痛药物以降低发生术后中重度疼痛的风险。研究表明了该款手机App可高效管理行外周神经阻滞患者的术后疼痛。

移动医疗工具有利于医患沟通的进行[29-30]。Highland等[31]使用智能手机应用程序mCare来评估患者疼痛、疼痛影响和周围神经阻滞的效果,与护士的电话随访作结果对比,两组患者报告的满意度和便利性水平相似,但在护士方面这款应用的满意度更高。研究表明使用手机App进行术后随访可达到护士电话随访的、相同效果,在此基础上明显减轻了医护人员的工作量。

2.3 术后疼痛智能化管理的应用 传统的PCA管理困难,甚至会出现镇痛不全或镇痛并发症,原因包括PCA患者分散在多个病区难以统一管理、PCA泵信息反馈不及时、镇痛报警信息搜集不全等[32]。智能化病人自控镇痛(Ai-PCA)在传统镇痛管理的基础上融合了信息化技术,具有远程监控、智能报警、智能分析与评估等功能[33]。此套系统由智能输注装置和一次性专用储液药盒、无线传输设备、移动查房系统、中央站及其信息管理系统组成[15]。Ai-PCA还能接到远程管路堵塞报警提示和“镇痛不足”或“镇痛欠佳"的报警提示,提醒医护人员进行处理。此外,该套系统还远程监测患者的血氧饱和度、血压等生命体征的数据,通过对镇痛过程中不良事件提供预警、预测和预防,实现疼痛远程治疗信息化、智能化管理[34]。李珊等[35]将Ai-PCA泵用于分娩镇痛,结果表明Ai-PCA泵可显著降低产妇中重度疼痛和相关不良反应的发生率、提高产妇及医护人员满意度,Ai-PCA泵用于分娩镇痛临床效果确切。研究中Ai-PCA泵与医院运行信息系统(手术麻醉或HIS系统等)进行对接,Ai-PCA泵自动识别特殊情况信息并处理后上传,简化了麻醉医务人员工作流程,提高了工作效率。王韶双等[36]将使用Ai-PCA泵的患者与PCA泵的患者作比对,结果表明Ai-PCA组患者术后中重度疼痛发生率低于PCA组,且Ai-PCA组患者恶心呕吐、瘙痒、头晕的发生率均低于PCA组,Ai-PCA组患者满意度显著提高。

在分娩镇痛方面,除了使用Ai-PCA,产科医生与麻醉医生应做好分娩镇痛前的引导和评估工作,让产科护士参与到急性疼痛服务管理中,共同完成术后疼痛管理可使产妇镇痛达到5-A级[37]。Ai-PCA运用信息化技术改进了术后疼痛管理水平、提高了镇痛品质,这是互联网联合人工智能的一个开始,改系统仍需从大数据的最新人工智能的角度进一步研发,未来的Ai-PCA将更安全、有效、广泛和智能[15]。

3 术后疼痛管理中VR技术的应用

虚拟现实(VR)技术是一种可以创造和体验虚拟世界的计算机仿真系统,它利用计算机生成一种模拟环境,使用户沉浸到该环境中。研究者常通过让患者佩戴VR眼镜(带有覆盖眼睛的屏幕并配耳机的设备)来观看某些节目、视频,或进行会话,引导患者进行思考、交互、放松,从而达到缓解焦虑和疼痛的目的。

3.1 儿童外科手术术后疼痛管理 儿童的术后疼痛往往与焦虑、恐惧有关。有研究表明儿童短期治疗产生的疼痛可通过分散注意力来缓解[38-40]。包皮环切术是儿童最常见的外科手术之一,进行这一手术的儿童在手术前往往会感到焦虑和恐惧。Buyuk等[12]让患儿在术前使用VR眼镜观看视频,结果显示患儿手术前后的儿童焦虑量表(CAM-S)和儿童恐惧量表(CFS)评分均降低,患儿术后的疼痛程度也有减轻。Binay等[13]的研究显示,VR设备和动画电影的联合使用可以分散患儿的注意力,从而缓解术前恐惧和术后疼痛。Olbrecht等[41]让患儿接受单一引导式放松VR会话(VR-GR),并评估VR-GR对儿童术后疼痛和焦虑的影响。患儿通过头部运动和手持控制器在VR设备中进行交互,VR设备中的应用程序将患儿“传送”到虚拟世界的高山草甸上,患儿在那里被教导着进行缓慢和有节奏的呼吸,结果表明VR-GR可短暂地减轻患儿的急性疼痛程度并缓解焦虑。Olbrecht等[42]的另一项研究也有相似的结果。Eijlers等[43]采用虚拟现实暴露(VRE)疗法缓解患儿的焦虑,即在手术日当天,患儿使用VR设备接触到逼真的虚拟手术室,使他们能够适应手术室环境和全身麻醉的流程。研究结果提示VRE组患儿和常规护理组患儿的焦虑、疼痛、谵妄或父母的焦虑方面没有显著差异,但在疼痛较为剧烈的手术后VRE组的患儿需要的补救镇痛药物用量减少。VR技术用于术后疼痛管理几乎没有不良反应,这一点与传统的药物干预方法相比具有显著优势,但单次的VR干预不能产生明显而持久的疼痛缓解效果,联合其他镇痛方法进行术后疼痛管理可能是最大化VR技术镇痛效果的可行途径。

3.2 截肢手术患者术后疼痛管理 Ambron等[44]让截肢患者使用VR设备进行类似游戏的交互,结果表明截肢患者在进行VR会话后幻肢痛有较明显的缓解。VR会话与镜像疗法(利用平面镜成像原理,将健侧活动的画面复制到患侧,让患者想象患侧运动的治疗手段)在缓解幻肢痛方面同样有效[45]。Osumi等[46]使用虚拟现实(VR)的神经康复技术(通过VR设备向患者展示完整手臂的镜像反转图像,当患者打算进行双手动作时,会产生幻肢执行动作的感觉)减轻幻肢痛,研究结果表明VR康复对伴有扭曲感觉的幻肢疼痛可能特别有效。上述研究表明VR技术可短暂缓解截肢手术患者的术后疼痛,但缺乏VR技术对截肢手术患者术后疼痛的长期影响的研究。

3.3 其他外科手术后疼痛管理 Payne等[47]采用VR技术来缓解腹腔镜手术患者的术后疼痛,VR设备中包含有让患者主动分心和被动冥想的视频内容,进行不同干预的两组患者的疼痛都得到显著的缓解,两组患者的疼痛缓解程度无明显差别。Koo等[48]为了克服VR技术疗效较短的局限,使用增强的现实镇痛(VR、实时动作捕捉、镜像疗法的组合)对接受单侧全膝关节置换术的患者进行镇痛治疗,早期和中期的干预均观察到静息和运动的疼痛评分下降。VR技术联合其他减轻疼痛的干预措施相结合,可能会延长其缓解疼痛的效果,但目前的研究规模较小,并且缺乏多中心标准化的评估,不能排除结果的偶然性和一定程度的偏倚。

4 术后疼痛AI管理的应用

让患者自评疼痛强度是困难且易有偏颇的,这可能会对术后疼痛管理造成影响。Fontaine等[14]训练并外部验证了一个深度学习系统来识别患者术前和术后的面部表情,测试中该系统能够准确评估53%患者的疼痛强度,识别疼痛程度大于4分和7分患者的准确率分别为89.7%和77.5%,明显高于护士评估的准确率。研究表明面部表情分析的人工智能可以帮助医生评估患者的术后疼痛,特别是对于那些无法进行自评的患者。Fritsch等[49]使用AI算法分析了750例接受骨科手术的患者服用61种止痛药物配伍的效果,发现其中4种药物配伍是镇痛效果最好的。所有这些药物配伍都含有安乃近和对乙酰氨基酚,3种配伍含有氢吗啡酮,2种配伍含有双氯芬酸,1种配伍含有双氯芬酸-邻甲苯海拉明。该研究表明AI可为术后镇痛提供合适方案,帮助临床医生作出合理决策。2022年7月29日科技部等六部门联合发布了《关于加快场景创新以人工智能高水平应用促进经济高质量发展的指导意见》,强调了AI在未来经济发展的重要性。Han等[50]采用机器学习方式研究脑电图及脑磁改变与术后疼痛强度相关性,探讨了胸腔镜手术前2 h的脑电图及脑磁改变与术后急性疼痛强度之间的关系。研究显示AI辅助分析可通过患者脑电图及脑磁改变的特征性改变进行疼痛强度的评估,验证研究显示运用机器学习模型预测术后疼痛的准确度达到92.54%。AI技术通过预测术后疼痛强度、术后镇痛药物消耗量及急性疼痛慢性化趋势,从而辅助医生找到效果良好、并发症少的最优镇痛方案[51]。

5 信息化技术疼痛综合评价管理

应用移动医疗技术和电子医疗技术进行术后随访的方法已较成熟,移动医疗工具的使用可以大幅减轻医护人员的工作负担,Ai-PCA是实现围手术期安全、舒适镇痛目标的有效手段。但目前的设备仅提供挽救性镇痛而不是预防性镇痛,预防性镇痛是一种更广泛的围手术期疼痛管理策略,可阻止中枢致敏的诱导,从而降低疼痛强度和减少镇痛药消耗[52]。联合大数据、AI技术和预防性镇痛功能是未来Ai-PCA的完善方向。目前VR技术多用于展示视频给患者,添加交互元素让患者沉浸其中可能会提升其镇痛效果。VR技术缓解慢性疼痛的效果不明显,应用VR技术联合其他镇痛手段可能会延长缓解疼痛的时间,未来需要更多这方面的研究。应用程序作为一种辅助医生进行临床决策的工具医护和患者中均得到很高的满意度,随着数据平台的完善,AI与应用程序将在未来的术后疼痛管理中发挥更大的作用。随着新时代计算机-网络-智能化的快递发展,术后镇痛智能化管理不断创新,ChatGPT技术也可以建立一种算法来预测术后疼痛相关事件,提醒临床医生提前进行干预,从而减少不良事件发生,提升医疗服务能力[53]。

综上所述,信息化技术常用于术后疼痛随访,远程进行疼痛程度、焦虑情况评估,通过移动医疗技术或电子医疗技术等可实现提醒并知道患者使用镇痛药物,其中自动短信系统和手机App的患者依从性和满意度最高。VR技术多应用于儿科手术和截肢手术的术后镇痛,对急性疼痛有较明显的缓解作用,且无不良反应。AI技术除了能提高疼痛评估的准确度,还能为麻醉医生提供镇痛方案作为参考,协助进行临床决策,电子医疗程序技术在改善医患沟通,电子化疼痛评估,预测疼痛进展有较出色的表现。信息化技术在术后疼痛评估和智能管理中的应用方案值得在临床推广。

利益相关声明:作者声明无利益冲突。

作者贡献说明:江骏杰负责论文撰写,完成相关文献资料的收集、整理和分析; 张辉是论文的构思者及负责人,指导论文写作;王益敏负责审校、定稿。所有作者均阅读并同意最终论文。