老年人骨折后急性疼痛管理的移动应用原型:以用户为中心的设计方法

介绍

背景

骨折的发生率在全球范围内呈上升趋势，尤其是在老年人中[1］．骨折与急性疼痛、自主性丧失、焦虑、复发性跌倒有关，并且在很大程度上与慢性疼痛综合征有关[2-4］．此外，74%到急诊科就诊的患者，包括骨折或脱位后出现至少中度疼痛的患者，出院时伴有中度至重度疼痛[5］．

多模式治疗，包括药物治疗、恢复性治疗、行为治疗和补充性健康治疗，被推荐用于治疗急性疼痛，包括骨骼骨折后的疼痛[6，7］．尽管美国医学研究所和美国疼痛协会制定了一系列指导方针来控制疼痛[2，3.]，无论是在医院内还是在医院外，老年人的急性疼痛都没有得到充分的认识和治疗，导致负面的临床结果[2］．针对门诊急性疼痛管理不足的问题，美国卫生与公众服务部强调了个性化自我管理项目的必要性，以支持老年患者通过药物和非药物方法应对和减轻疼痛[6］．

随着智能手机上移动健康(mHealth)工具的可用性和使用量的增加，开发提供个性化疼痛管理的移动应用程序的机会越来越大。已被证明具有共同临床价值的移动医疗移动应用程序类型至少提供以下一种:支持临床诊断，促进行为改变和提高患者对治疗计划的依从性，支持病情的自我管理，或提供与疾病相关的教育。8］．然而，系统和范围审查发现，大多数移动健康应用程序是为慢性疼痛开发的，而不是用于急性疼痛管理。9-12］．最近一项针对手术背景下移动医疗的范围审查发现，在13项研究中，只有5项研究关注于解决手术后急性疼痛[13］．这5项研究旨在通过监测阿片类药物的使用来减少患者术后疼痛[14-16并通过智能手机的报警和加速度计等功能鼓励患者坚持治疗[17，18］．在iOS和Android设备上公开的移动应用程序中，专门针对急性疼痛的选择有限。对市售疼痛管理应用程序的系统审查推荐了3个应用程序:Curable, Pathways和Vivify;然而，所有这些应用程序都是为慢性疼痛设计的[19］．系统评价发现，Achy Penguin是加拿大唯一一款专门治疗急性疼痛的应用程序，但它是为幼儿设计的，不能满足老年人的需求。19］．先前关于使用移动健康来管理疼痛的研究在改善疼痛结果方面很有希望，但这一领域还需要更多的研究，因为许多移动健康应用程序仍未得到科学手段的验证。12，20.-22］．

此外，大多数疼痛管理移动健康应用程序的设计没有医疗保健提供者的参与[12和老年人，导致应用程序不适合老年人。9，22］．因此，创新的基于证据的移动医疗工具和解决方案的可用性存在差距，无法在老年患者出院后帮助他们管理急性疼痛。

目标

本研究旨在设计、开发和评估一个移动健康应用程序原型，以支持老年人使用以人为本的设计(HCD)方法对骨折后急性疼痛进行自我管理，其中包括重点了解使用背景、需求和最终用户的问题，以开发技术解决方案[23，24］．这款应用的主要重点是药物管理和依从性，并支持其他疼痛管理需求，如教育材料和外部可用资源。我们工作的新颖之处在于移动健康应用程序的设计和开发过程，因为我们为原型建立了基于证据的设计要求，并在此过程中包括老年人和医疗保健专业人员。

方法

伦理批准

获得了麦吉尔大学健康中心研究所研究伦理委员会的批准(批准号2021-7611)，所有参与者都提供了知情同意。

概述

我们回顾了文献，并进行了非正式的竞争分析，以确定文献和市场上可用的移动应用程序来管理骨折后急性疼痛。我们没有发现任何被认为适合和临床有效的应用程序来管理老年人骨折后的疼痛。因此，我们的目标是开发一个高保真的移动健康原型应用程序。我们使用HCD方法来确保最终产品对目标用户是有效和高效的[25］．

首先，我们根据先前对加拿大骨质疏松症患者网络成员和临床医生的调查结果确定了低保真原型的设计要求。接下来，我们与经历过骨折的老年人一起举办了一系列参与式设计研讨会，并迭代地开发了一个中等保真度的原型。为了找到可以改进的地方，并收集我们的中等保真度原型的可用性证据，我们进行了可用性测试，这是一种寻找界面设计和交互问题的方法[24］．最后，我们根据可用性测试的结果设计了一个高保真原型(图1）.此外，在研究的中低保真度原型阶段，我们通过与我们网络中的药剂师进行一对一的讨论来验证我们应用程序的内容。

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第一阶段——初始设计要求

概述

我们的研究小组由305名加拿大骨质疏松症患者网络成员和34名卫生保健专业人员(医生、护士、物理治疗师和药剂师)管理的先前调查收集的信息。我们利用调查结果从大量人群中收集数据，以确定开发用于急性疼痛自我管理的移动健康应用程序所需的内容和功能。调查中向两组人提出的问题如下:您认为最重要的是(1)要包括的内容和(2)在移动健康应用程序上拥有的功能，使60岁以上的成年人能够在急诊室出院后在家中管理骨骼骨折后的急性疼痛?

数据分析

对调查结果进行分析，以确定设计需求、高级功能和用例，具体方法是通过分层任务分析来开发我们的原型[26］．此外，我们从文献中确定了一系列老年人无障碍设计指南[27-30.］．我们在设计中考虑的可访问性准则示例包括使用大字体、高颜色对比、大按钮、简单手势、一致的布局和扁平的菜单结构。除了这些可访问性指南之外，我们还选择了中心辐式导航模式，用户必须返回到主页才能访问应用程序的另一部分，因为之前的研究表明，这种模式对于老年人来说很容易导航。31，32］．

我们在我们的多学科团队中讨论并迭代了应用程序的草图，其中包括一名专门从事内科医学的临床研究员，两名用户体验设计师，一名计算机科学研究员和一名临床研究助理。一旦我们完成了应用程序的初始设计，我们就使用Axure (Axure Software Solutions Inc .)将草图转换为数字低保真原型。

第二阶段——参与式设计工作坊

招聘

总共从加拿大招募了6位老年人参加了4个参与式设计工作坊。研讨会参与者的入选标准如下:他们必须(1)年龄≥50岁;(二)四十岁以后发生过一次以上骨折的;(3)能用英语进行交流;(4)能够上网，并拥有一台带有摄像头和麦克风的台式电脑或笔记本电脑。

过程

参与式设计是一种授权用户成为共同设计师的方法，邀请他们积极参与设计过程[33，34］．因此，我们决定举办参与式设计研讨会，这样我们的目标终端用户就可以直接影响设计。这些设计研讨会的目标有两个:获得关于数字低保真原型的反馈，并发现意想不到的需求。在开始参与式设计工作坊之前，我们获得了知情同意和人口统计信息。从2021年3月至2021年7月，我们为同一批参与者举办了4次讲习班。我们通过Zoom (Zoom视频通信)远程进行了讲习班，并对讲习班进行了音频和视频记录。研究小组的三名成员出席了研讨会。一个人主持会议;一个人协助主持人回答问题;一个人观察并做笔记，偶尔问一些确认性的问题。 The participants were shown the prototype through Zoom’s screen-sharing functionality during the workshops. The aim of the first 3 workshops was to seek feedback and suggestions on different parts of the prototype. Upon analyzing the data gathered in the first 3 design workshops, we designed an interactive medium-fidelity prototype, ensuring that all issues raised during the first 3 workshops were addressed. Finally, we demonstrated the medium-fidelity prototype as a whole in the fourth workshop for a final round of feedback.

数据分析

我们研究小组的两名成员按照Braun和Clarke提出的步骤负责主题分析[35］．此分析的目的是总结对原型的反馈，并发现在研究的第一阶段中遗漏的其他用户需求。在第一步，分析师阅读前3次设计研讨会的记录并做笔记。在第二步中，他们审查转录本并生成初始代码。然后比较这些代码的一致性，并随后应用于第四次设计研讨会的记录。我们的分析人员使用Quirkos (Quirkos软件)来简化编码过程。在第三步中，他们产生了最初的主题，然后在第四步中进行审查。在第五步中，团队的另一名成员为进一步完善主题提供了投入。最后，在第六步，我们作为一个小组为每个主题选择有代表性的引用，并总结我们的发现。

第三阶段可用性测试

招聘

我们从大蒙特利尔地区(加拿大魁北克省)招募了10名老年人来参加可用性测试。纳入标准如下:参与者必须(1)年龄≥50岁，(2)40岁以后至少有一次骨骼骨折，(3)能够用英语交流，(4)能够访问互联网，并拥有带有摄像头和麦克风的台式电脑或笔记本电脑。这些参与者没有参加我们研究的第二阶段，对我们的应用程序没有任何先验知识。

过程

为了获得用户在自然使用产品时的行为信息，我们决定进行观察性研究，监测用户对我们应用程序的使用情况[36］．遵循文献中的指引[37，我们使用迭代方法将可用性测试分成多个批次。最初的测试由三名参与者完成。然后，我们解决了最明显的可用性问题，并与4名参与者再次测试了应用程序。最后，我们对另外3名参与者进行了测试。由于我们原型的迭代性质，我们没有报告定量数据，例如错误频率。在可用性测试之前，我们收集了知情同意和人口统计信息。同一个人通过Zoom远程主持测试会议，我们对会议进行音频和视频记录。主持人通过Zoom聊天发送了一个安全链接，并指示参与者在浏览器中打开指向中保真原型的链接，并分享他们的屏幕。研究表明，使用模拟器是一种可接受的移动可用性测试方法[38];因此，我们在桌面上使用移动设备模拟器来测试移动健康应用程序原型。为了方便使用，我们选择使用模拟器，因为大多数参与者更熟悉在电脑上使用Zoom，而不是在手机上。主持人要求参与者使用应用程序中的不同功能，同时回想他们最近的骨折经历。例如，“回想一下你折断了一根骨头的时候。假设你刚刚吃了两片止痛的泰诺。你如何使用这个应用程序来记录你的药物摄入量?”他们还被要求用同时思考的方法大声思考[39］．在整个可用性测试过程中，主持人记录了参与者遇到的任何困难。在可用性测试的最后，参与者回答了关于他们对中等保真度原型的整体体验的开放式问题。可用性测试脚本在多媒体附录1．

数据分析

我们转录了可用性测试会话的音频记录，以发现在会话期间可能注意到的任何可用性问题。我们分析并分类了参与者在执行每个任务时所犯的错误，并回顾了开放式问题的答案。

结果

第一阶段——初始设计要求

对加拿大骨质疏松症患者网络的305名成员进行了调查(80%年龄>60岁;75%有过骨折)和34名临床医生，包括医生、护士、物理治疗师和药剂师。我们确定了应用程序中包含的3类功能:支持资源，日记和教育材料(多媒体附录2和3.提供完整的需求列表)。支持资源指导用户如何使用该应用程序，以及骨折后何时何地寻求医疗援助。日记功能记录使用者的疼痛程度和药物摄入量。这些教育材料提供了有关疼痛管理、治疗和恢复、活动能力和心理健康的信息。然后，我们制作了一个低保真纸上原型，满足所有功能和可访问性要求(图2）.

为了准备下一阶段的研究，我们将纸质原型转换为数字低保真原型。随着原型的转换，我们在小组中讨论了设计，并简化或重新分类了一些功能，以减少功能的数量，以方便使用。这种重组也是为了进一步扁平化应用程序的菜单结构。例如，纸质原型中的“情绪日记”和“报告”(图2)在完整的数字低保真原型机的第一次迭代中与“疼痛日记”合并(图3）.

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第二阶段——参与式设计工作坊

概述

我们开展了4次参与式设计工作坊，参与者6人(4/6,67%为女性;2/6，男性33%;2021年3月至2021年7月，平均年龄76.7岁，SD 9.5岁);所有参与者在40岁以后都经历过骨折。在生成的代码本(表1)，讲习班的主题分析产生了四个总体类别:(1)对用户界面和可用性的反馈，(2)对附加应用程序功能的请求，(3)对医疗指南和教材的反馈，以及(4)对附加医学教材的建议。我们没有提供定量信息，如统计信息(即单词、术语和句子)被提及的次数，因为我们的研究目的是揭示归纳数据收集和分析过程中的意外发现，统计这些信息不具有理论价值[40］．我们利用前3次研讨会的反馈设计了一个中等保真度的原型(图4)，我们对内容和功能进行了添加和修改，完善了视觉设计，增加了交互性。在第四个研讨会中，参与者回顾了我们的中等保真度原型，验证了更改，并提供了反馈以进一步完善我们的中等保真度原型。

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用户界面和可用性反馈

参与者对应用程序的外观和可用性进行了评论。参与者喜欢疼痛量表使用的配色方案，它有一个从黄色(疼痛较少)到红色(疼痛较多)的光谱，这是直观的。他们还喜欢通过标题上的大图标轻松返回主页的选项。参与者希望紧急医疗信息，如对危及生命的症状的警告，能够很容易地从其他内容中识别出来，以创造一种紧迫感。参与者想要关于如何与应用程序交互的明确一步一步的指导，比如“请点击这里继续”，以及每个功能背后的基本原理的解释。他们指出了可用性问题，如拥挤的屏幕、不直观的导航和较差的内容可发现性。

我们优先解决了参与者指出的可用性问题，因为我们认为这些问题是有效使用应用程序的障碍。这些变化是在每次研讨会之后进行的，包括(1)通过删除不必要的屏幕来降低应用程序的复杂性;(2)通过使用高对比度的颜色(如红色)使重要信息更加突出;(3)以弹出窗口的形式提供教程，对功能的使用和好处进行说明和说明;(4)增加更多的图标和插图，以帮助导航，使应用程序美观。

请求额外的应用程序功能

参与者建议在应用程序中加入有助于疼痛管理的其他功能。也就是说，参与者认为提醒他们记录疼痛会激励他们使用该应用程序;他们希望随着时间的推移，在图表上可视化他们的疼痛程度，因为这将有助于一目了然的监测;参与者表示，由于高水平的疼痛和止痛药引起的脑雾，他们很难跟踪他们的药物摄入量;他们还要求有功能来跟踪他们的摄入量，并在他们试图以高于处方的频率服药时发出警告。尽管参与者对应用程序中医疗服务提供者的联系人簿表示赞赏，但他们表示，能够对联系人进行分类将是有用的;这个功能将帮助他们和他们的看护人快速确定要找谁。

根据参与者的需求，我们在前3次研讨会之后设计并实现了这些功能。这些包括(1)记录疼痛条目的提醒;(2)用药日记，如果使用者试图过于频繁地记录服药，日记中应包含警告;(3)在应用程序中保存联系人时，可以将联系人分类为“家庭医生”、“药剂师”、“职业或物理治疗师”、“家庭护理”、“诊所”、“医院”和“其他”。然后，我们在第四次研讨会上展示并验证了这些新功能，这些功能都受到了好评。

对医疗指南和教育材料的反馈

参与者对急性疼痛管理的医疗内容反应良好;他们觉得他们出院后没有得到足够的信息，移动健康应用程序将提供有用的信息。参与者还看到了“疼痛日记”的价值，因为它可以让他们监控自己的疼痛程度，并更有效地与他们的医疗保健提供者交流他们的疼痛经历。参与者对应用程序中的一些内容的措辞提出了批评。为了回应他们的评论，我们将医学术语简化为外行人的语言。我们还更改了措辞，以提供更具包容性的语言。

对附加医疗内容的建议

尽管参与者对急性疼痛管理的医疗内容感到满意，但他们表示该应用程序缺乏恢复和早期活动信息。此外，2名参与者强调了在髋部或椎体骨折等损伤恢复过程中纳入早期活动能力信息的重要性。参与者还希望得到关于何时寻求医疗援助的实用建议，例如，如果他们的剧烈疼痛没有减轻，他们是否应该联系他们的卫生保健提供者。

我们团队的临床医生研究员对附加医疗内容的建议进行了审查，然后添加到应用程序中。这些建议包括(1)针对不同类型伤害的“该做”和“不该做”的具体实用建议，以补充一般建议;(2)当用户的疼痛无法控制时(连续3次疼痛评分≥7)，提醒用户寻求医疗建议;(3)导致外部链接的资源(如骨质疏松症加拿大)，以获取本应用程序范围之外的信息。(4)早期活动信息。

第三阶段可用性测试

概述

我们用10名参与者(7/10,70%为女性;3/10，男性占30%;2021年10月平均年龄68.6岁，SD 4.12岁)。所有参与者在40岁以后都至少经历过一次骨折。我们分析了可用性测试会话的结果来设计高保真原型(图5)，并最终确定了为专业应用程序开发做准备所需的内容、功能和视觉设计。

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应用的整体印象

参与者对这款应用的总体印象是积极的，许多人表示，如果在他们受伤的时候有这款应用，他们会使用它。

易用性

所有的参与者都发现这个应用程序很容易使用，甚至包括那些说他们通常觉得新技术很难使用的人:

即使是像我这样的人，我也觉得很容易。但如果我有任何问题，我会有我的儿子或女儿来帮助我。
(参与者15)

个性化

每个人的骨折经历都不一样。那些有轻微疼痛的参与者更感兴趣的是对自己的伤害和康复的步骤进行教育，而不是解决疼痛问题。

我不需要吃药。我有点疼。[…]So, for me, general information would have been good because there were many things I didn’t know.
(参与者09年)

骨折后疼痛加重的参与者对与管理急性疼痛直接相关的应用功能感兴趣，比如记录止痛药摄入的时间和剂量;

我想我首先感兴趣的是用药记录。因为我认为，看到我每天需要多少钱是至关重要的。
(参与者15)

通信服务商

参与者认为，在访问医疗服务提供者时，使用该应用程序作为沟通工具具有价值。参与者认为疼痛日记可以作为记忆辅助工具，帮助他们回忆自己的整体健康状况和面临的问题:

我认为这很好，因为你去看医生时，你会忘记说……或者你忘了问一些问题。
(参与者14)

任务执行过程中的困难类型

概述

尽管参与者对原型的总体体验是积极的，但可用性测试揭示了用户界面的问题和需要改进的地方。我们在原型的最终版本中解决了参与者在可用性测试期间遇到的问题。多媒体附录4提供已确定和已解决的困难的完整列表。

识别可交互元素

少数参与者没有注意到按钮或输入字段，或者将不可交互的元素误认为按钮，例如带边框的文本框。

导航

缺乏导航功能在一些参与者中引起了问题。参与者没有意识到他们可以滚动页面来访问屏幕框架之外的信息。轮辐式导航模式运行得很好，因为我们没有注意到参与者在返回主页或访问应用程序的不同部分时遇到的困难。大多数导航问题与主菜单上的项目和一些按钮的命名有关，因为参与者注意到项目或按钮的名称并不代表功能或特性。

数据输入交互

在某些情况下，参与者要么没有输入预期的信息，要么完全没有输入信息。不正确的字段填写和输入的遗漏可能是由于仔细阅读问题或问题措辞引起的混淆所需要的高度认知努力。

缺少错误恢复

一些参与者无意中跳过了入职过程，因为他们不确定是否需要继续，并按下了“跳过”按钮。

任务执行过程中提供的反馈

除了确定的可用性问题外，参与者还就应用程序令人困惑或繁琐的方面提供了反馈。

信息解读

当参与者导航到我们的应用程序的不同功能，教程出现在如何使用这些功能的弹出窗口。一些参与者跳过了一些教程，并注意到它们太长了。此外，一些参与者表示，他们希望教程能够解释使用某个功能的原因和好处。例如，他们想知道他们应该使用疼痛日记多长时间，以及它如何帮助他们控制疼痛。

需要高负荷的认知努力

一些参与者表示，他们不会经常使用“疼痛简短清单”——“疼痛日记”的一部分，因为他们认为完成它需要太长时间。简短疼痛量表是一份包含10个项目的、经过验证的、自我管理的问卷，用于评估疼痛及其对日常功能的影响[41］．此外，当应用程序要求参与者输入处方时，大多数参与者都难以记住他们所开的药物和剂量。应用程序中的一些问题设计得很糟糕;例如，参与者对档案设置中的一个问题表示困惑，这个问题是:“你是被处方或建议服用扑热息痛来缓解疼痛的吗?”由于可能的答案是“是”或“否”，参与者发现很难回答这个双重问题，因为他们认为他们被问到一个问题中的两个问题。

讨论

主要研究结果

本研究展示了我们如何设计、开发和评估移动健康应用程序原型，使老年人能够使用四步HCD方法自我管理骨折后的急性疼痛:(1)定义使用环境，(2)识别用户需求，(3)生产设计解决方案，以及(4)评估设计解决方案以设计我们的移动健康应用程序[42］．我们的多学科团队是我们研究的优势之一，因为来自各个领域的专家在应用程序的设计中提供了意见。我们考虑了医生和药剂师的意见，因为他们确保了我们医疗内容的准确性。我们研究的另一个优势是老年人的参与，这使我们能够更深入地了解他们在使用移动健康技术来管理急性疼痛时的需求和挫折。

人们普遍认为，老年人往往害怕和不愿尝试新技术。43，44];我们的研究结果挑战了这种刻板印象，因为参与式设计研讨会和可用性测试显示了对急性疼痛管理移动健康应用程序的需求和热情。许多来自我们的设计研讨会和可用性测试的参与者表示，他们愿意使用移动健康技术来帮助他们进行疼痛和伤害管理。

与其他关于移动健康工具的研究一致，我们还发现人们正在寻找清晰、简洁和个性化的健康内容[45-47］．管理疼痛和恢复的方法可能因损伤类型而异，一刀切的方法很少能满足使用者的需要;与个人具体情况相关的健康内容通常被认为更有益[48］．如文献所述[49，50，我们发现为老年人提供如何使用该应用程序的明确说明非常重要。老年人往往把技术的使用看作是一系列步骤或程序，由于害怕“破坏某些东西”，他们不太倾向于尝试错误的学习方式。[51］．此外，我们的参与者强调了理解使用应用程序的好处的重要性;先前的研究也呼应了向老年人传达使用拟议技术的好处的重要性[52］．

通过设计研讨会，我们发现持续性骨骼骨折的参与者认为活动能力与疼痛管理一样重要。我们最初在研究的初始阶段强调疼痛管理，但很快在第二阶段转向包括更多关于活动能力的教育材料。移动性是一个重要主题的观点得到了第三阶段可用性测试参与者的认同，他们很高兴看到大量与移动性相关的教育材料。

我们从需求评估研究中建立了基于证据的设计要求，从文献中为老年人建立了无障碍设计指南，并根据参与者对我们设计迭代的反馈建立了基于证据的设计要求。这些努力促成了我们最终的移动健康原型设计，所有参与者都认为它有用且易于使用。虽然可用性测试的总体结果是积极的，但我们发现了一些设计问题。与之前的研究类似，滚动[53，54]，识别触发动作的按钮[54-56]，并与不可操作的目标进行互动[32是我们评估中最常见的问题。因此，我们建议设计师在为老年人设计移动健康应用程序时要注意这些潜在的困难。

限制

我们的研究并非没有局限性。首先，由于COVID-19大流行的限制，我们的研究是远程进行的，这可能会影响参与者与原型的互动。我们仅在台式计算机上使用模拟器来测试我们的中等保真度移动健康原型;因此，可能没有检测到某些可用性问题。在未来，原型应该在智能手机上进行测试，以接近真实的使用条件。其次，方便的抽样可能会使我们的结果有偏差，因为我们招募的参与者之前参加过骨骼健康的研究，或者在我们中心的骨科诊所接受过评估。设计研讨会的参与者非常了解骨质疏松症及其负面影响，并且可能具有与损伤管理相关的先验知识。尽管如此，我们相信他们代表了骨骼脆弱的患者群体，他们可能会在骨折后使用这种工具进行疼痛管理。在未来，这个原型应该会在那些对伤害管理知识有限或一无所知的参与者身上进行测试。第三，可用性测试的协议要求参与者能够访问Zoom。 Consequently, these participants likely had higher technological literacy than those who would never have used videoconferencing tools. In the future, this app should be evaluated by participants with low technological literacy, and the design should be modified accordingly.

结论

我们的原型来自需求评估调查和共同设计研讨会和可用性测试中提供的见解，内容是与执业医疗保健专业人员合作开发的。我们的原型是有希望的，因为可用性测试结果表明，原型对于参与本研究的老年人来说是易于使用的，并且包含有用的材料。旨在开发移动医疗技术的研究人员将受益于HCD方法，因为这种方法促进了基于证据的需求的建立，并通过不断的迭代评估消除了设计过程早期的潜在挫折。在未来的研究中，我们计划在移动设备上专业开发这个原型，并通过临床试验和纵向研究来评估应用程序的使用对患者健康结果的影响。