Post on: 2019-6-1Last edited: 2023-4-23Words 3172Read Time 8 min

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1 项目背景

i2-CoRT(复杂康复技术的创新与应用,简介见文末)项目中的WP7,旨在为一个具备压力/湿度等传感器的智能坐垫设计反馈系统,增加久坐轮椅的患者患者主动改变坐姿状态的意识,避免因久坐而产生褥疮或者躯体畸形。
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2 深度访谈了解设计需求

运用TDF(Theoretical Domain Framework)框架在与5名康复治疗师(来自Jessa Hospital和Adelante)进行深度访谈(访谈提纲)的过程中,我了解到该项目前期的目标受众主要为有能力自己或借助于轮椅调整坐姿的脊柱外伤(spinal cord injured)和中风(stroke)患者。

2.1 目标用户的特点

  • 脊柱外伤患者在身体行动方面存在损伤,但他们的认知能力正常。大部分脊柱外伤患者都可以自主调整他们的位置,可以使用电动轮椅的倾斜功能或者抬高自己坐到轮椅上。只有少数患者需要依赖家属或护工帮助他们移动。但他们往往因为难以意识到自己久坐,因而难以经常自发地改变坐姿。
  • 中风患者不仅面临偏瘫的问题,也可能存在脑损伤。比如,有的患者因为脑损伤可能会失去半侧肢体的感知能力,或者忽略半侧肢体的存在。这些患者在中风后短期内并不会面临像脊柱外伤患者那样的褥疮或躯体畸形问题,但这些患者需要锻炼患侧躯干和肢体的肌肉,因为如果他们不及时锻炼的话,肌肉萎缩就很难复健了。
结合项目合作方的需求,本项目对目标用户的定义为,有能力接受至少来自一种通路(视觉/听觉/触觉)反馈信息的需要使用轮椅的脊柱外伤或中风患者。

2.2 康复治疗师的经验

  • 脊柱外伤患者的康复治疗中,治疗师通常会使用播放视频的方式给患者讲解康复知识,并亲身给患者展示正确行动方式的技巧,特别是各类真实生活场景中需要做到的位置移动方式。因此,患者一般都掌握了如何进行位置移动的技巧。
    • 护士们会使用量表评估患者的褥疮风险,并据此决定他们帮助患者翻身/改变姿势的频率。目前关于改变姿势的频率和正确的坐姿并没有金标准,治疗师通常根据经验帮助不同情况的患者。
  • 中风患者的康复治疗中,治疗师会使用各类反馈提醒患者改变坐姿,比如使用毛巾抵住患者目前肌肉较弱的位置,帮助患者准确定位需要锻炼的位置;使用镜子,让患者看到不良姿势的情况;使用简单的口头指导等。
    • 使用患者所处环境中的线索、日常生活事件等可以帮助患者更自然地改变坐姿;
    • 此外,治疗师还提到,治疗师的存在本身就是一个让患者意识到自己应该调整到良好姿态的提示。

2.3 康复治疗师的需求

  • 治疗师想知道哪些反馈方式对哪些患者来说是有效的,这样他们就可以在后续训练中采纳那些有效的反馈形式。目前他们是通过试用所有反馈方式来确定对患者有效的反馈方式的。
    • 治疗师们认为反馈的形式应根据患者情况进行选择:
    • 对于脊柱外伤的患者来说,给出提醒信号,增加他们对改变坐姿的意识;
    • 对于中风患者来说,应提供各类反馈形式,患者可根据自身情况和需求进行选择;
  • 治疗师认为,反馈的内容应该包括了解久坐问题对患者个人的风险,患者当前的坐姿正确与否的评价,简明的更改坐姿的语音指令,以及往哪个方向更改坐姿的视觉提示。
  • 如果患者在定期提示之前就已经自行更换了坐姿,那么定期提醒应该被取消;
  • 此外,治疗师们还谈到,可以通过智能坐垫提供的压力分布数据推算患者的坐姿,帮助治疗师在后续康复训练中对患者进行有针对性地指导。
  • 患者们普遍喜欢积极反馈,应该在反馈系统中多设计积极反馈,少用或尽量不要用消极反馈,避免挫伤患者行为改变的积极性。

2.4 达成目标行为的阻碍

  • 离开康复中心后,提醒时常改变坐姿的提示减少了
  • 患者需要平衡工作和生活,阻碍了他们时常改变坐姿
  • 对时常改变坐姿的重要性认识不足
  • 在轮椅上一直以一种坐姿进行活动无障碍
  • 每个人皮肤状况、年龄、防失禁材料的使用
  • 每位患者的人格特点不同

2.5 确定预期效果

治疗师们希望通过智能坐垫设计的反馈系统可以:
  • 帮助需要久坐轮椅的患者养成变换坐姿的习惯;
    • 帮助脊柱外伤的患者预防褥疮和躯体畸形;
    • 帮助中风的患者预防长期的褥疮和躯体畸形外,在短期内还可以锻炼到其患侧躯干和肢体的肌肉;

2.6 确定目标行为

在前期通过文献检索了解到患者至少应该每20-30分钟改变一次坐姿状态(包括日常生活中从轮椅上离开或坐上轮椅),每次坐姿调整应持续2分钟左右,保障身体重心变化以及压力消解。

2.7 达成目标行为的干系人

  • 患者:直接参与目标行为的达成
  • 治疗师:提供达成目标行为的知识和技能
  • 护工:主要帮助哪些行动困难的患者
  • 家属:较少参与,因为康复中心的目标就是训练患者独立生活,不依赖家属照护

3 反馈系统设计

3.1 反馈系统的内容

为了在项目前期探索出有效的反馈内容,我列举出了尽可能多的反馈内容用于后续测试和筛选。
  1. 对当前坐姿的感知
    1. 目前坐姿如何?
    2. 像这样坐着有多久了?
  1. 当前坐姿的评价
    1. 当前坐姿健康吗?
    2. 如何调整会更好?
    3. 坐姿一直很好时给出积极反馈
  1. 坐姿历史数据概览
    1. 坐姿改善的历史数据及趋势
  1. 坐姿问题的风险指数
    1. 构建算法模型,计算风险指数

3.2 反馈的形式

考虑到不同患者可能面临不同的身体条件,对反馈的形式会有不同的需求和偏好。比如,有的患者腰部以下没有知觉,那么坐垫震动的反馈就不适用于该类患者。因此,在项目初期我纳入了尽可能丰富的反馈形式,供患者自行选择和设置。
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  1. 视觉反馈
    1. 文字通知/闪烁信号
      1. 基于时间频率(比如,每30分钟提醒一次;如患者已改变坐姿则取消提醒)
      2. 基于坐姿问题事件的发生(比如,出现超出风险阈值的压力点时)
      3. 文字中可应用“劝导式沟通”的策略
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    2. 动画
      1. 在APP和轮椅扶手的屏幕上,提供实时压力分布动画,引导患者坐姿改变
        1. 压力维度:当智能坐垫空置时,圆点均匀分布; 当智能坐垫上存在重物时,圆点分布实时变化,集中至压力大的区域;
        2. 时间维度:当智能坐垫空置时,圆点保持形状; 当智能坐垫上持续存在压力时,且压力值变化在较小范围时,圆点形态开始变化,模拟巧克力融化,20-30分钟后逐渐失去形态变为液体状态;
        3. 叠加效果:当压力集中于某区域超过30分钟且压力值变化在较小范围时,该区域所有圆点集中且变为液态,表示风险状态;
        4. 当患者调整坐姿,压力值变化显著时,液态可恢复为独立圆点;
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  1. 听觉反馈
    1. 简短的改变坐姿的语音指令
  1. 触觉反馈
    1. 坐垫上压力点的触觉反馈(模拟康复治疗时,治疗师用毛巾垫在问题点上,引导患者动作改变)
    2. 坐垫上有指向性的触觉反馈(利用前后两个位置的震动产生方向指涉的错觉)
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3.3 反馈系统的构成与工作流程

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在患者日常使用轮椅的场景中,我选择了将“患者本人、智能坐垫、手机APP和轮椅扶手屏幕”纳入到反馈系统的设计中。
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  • 智能坐垫
    • 提供压力、湿度、温度传感器的数据,辅助计算和绘制患者久坐压力分布、褥疮风险等;
    • 当患者久坐压力/褥疮风险超过临界值时,提供震动反馈,提醒患者转换坐姿;
  • 轮椅扶手:通过屏幕提供坐垫压力分布的实时情况,久坐压力/褥疮风险超过临界值时,发出语音提醒;
  • 手机APP:通过手机通知栏、壁纸等向患者呈现压力分布及风险提醒,同时提供每日、每周历史数据概览,给患者提供积极反馈,帮助患者了解自己坐姿习惯进行有针对性的改变;
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同时,在患者允许的情况下,在反馈系统中引入关心患者健康的家属、护工与治疗师,共同促进久坐轮椅的患者科学合理地改变坐姿,调整身体重心和压力点,避免褥疮和躯体畸形。
  • 家属与护工端:同患者端APP
  • 治疗师端:提供患者坐姿分析算法,根据智能坐垫日常压力分布情况,推算患者常用不良坐姿及时段,帮助治疗师分析患者坐姿改变情况,并给出有针对性的康复指导意见。
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4 项目后记

后来,该项目交付给了合作机构的工程师进行后续开发工作。由于本项目参与方众多,且项目进度不一。在我开展反馈系统调研和设计期间,该智能坐垫原形并未被实际制作出来,因此本项目对反馈系统的设计仅局限于概念设计范畴,遗憾并没有压力、温度、湿度等传感器数据的接入,因此在软件功能的设计上缺乏细节。

i2-Cort简介

i2-CoRT (Innovation and Implementation acceleration for Complex Rehabilitation Technology)
The possibilities and added value of new technologies in rehabilitation are numerous. However, many new developments do not mature into marketable rehabilitation technology products and do not reach patients or users and rehabilitation specialists. Many other developments are often not tested with patients, not useful for the indicated purpose or target group or possibly even harmful.
i2-CoRT offers services and collaboration, such as an advice, validation, co-development, demonstrators by bringing together state-of-the-art knowledge & experience of rehabilitation centres, knowledge centres, (SME) businesses, healthcare sector organizations and patients (organizations) in order to promote and accelerate rehabilitation technology innovation and implementation.
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