魏博翰 王建華 趙博

關鍵詞：腦卒中 AHP 康復儀設計 特殊群體設計 醫(yī)療產品設計。

引言

2019中國卒中報告顯示，腦卒中仍然為我國人群過早死亡和疾病負擔的首要原因，同時伴隨著老齡化程度的增加，腦卒中患病比例及危害性具有一定的潛在上升風險[1]，因此針對腦卒中患者的治療及康復的要求也變得更加具有迫切性和全面性，即除了加強優(yōu)化專業(yè)醫(yī)療環(huán)境條件下的專業(yè)治療方式外，在不具備專業(yè)條件的家庭環(huán)境中也應當可以進行適當?shù)妮o助康復治療。目前國內針對家用腦卒中康復儀的研究較少，加之腦卒中患病人群具有一定的特殊性，所以文獻選擇采用AHP方法對專家級意見分析的方式[2]，根據(jù)項目組多為專業(yè)領域專家老師的意見，結合針對部分患者的問卷調研結果，對產品的功能需求進行優(yōu)先級排序，根據(jù)排序結果進行產品設計和優(yōu)化，為腦卒中患者的家用康復治療提供硬件解決方案。

一、AHP與家用康復儀概念分析

（一）AHP。AHP層次分析法由美國運籌學家、匹茲堡大學教授薩蒂于20世紀70年代初提出，是指將與決策總是有關的元素分解成目標、準則、方案等層次，在此基礎之上進行定性和定量分析的決策方法[3]。

（二）家用腦卒中康復儀。家用腦卒中康復儀是針對腦卒中患者在離開專業(yè)醫(yī)療機構之后，仍然可以配合專業(yè)醫(yī)療機構進行相關的輔助康復治療的家用醫(yī)療產品，目的是使患者可以緩解病癥帶來的痛苦，同時更加全面的在非專業(yè)醫(yī)療環(huán)境下進行康復治療。該產品定位家用醫(yī)療輔助康復產品，目標人群為腦卒中患者這一相對特殊的病患群體，因此在用戶需求及產品功能組成上將面對一個復雜的多目標決策問題[4]。

（三）AHP與家用腦卒中康復儀項目結合必要性。家用腦卒中康復儀所涉及的醫(yī)療產品定位、工作原理、非專業(yè)使用環(huán)境、行動力下降甚至受損的病狀特征及中老年占比較高的目標人群構成了非常復雜的需求系統(tǒng)。該系統(tǒng)對家用腦卒中康復儀提出了包含高可及性、高安全穩(wěn)定性、舒適性、人性化在內的多種要求，同時市面上同類產品相對較少難以調研[5]。因此該項目在設計前期階段引入SET分析法進行產品機會缺口分析[6]，在識別產品潛在機會后對多專業(yè)團隊人員、患者進行相關產品功能調研，通過AHP分析法對調研的結果進行定量分析，以確定產品功能組成及各功能權重值排序，進而確定產品功能形態(tài)和概念。AHP分析的關鍵在于將復雜決策問題按總目標、各層子目標、評價準則直至具體的解決方案的順序分解為不同的層次結構，然后用求解判斷矩陣特征向量的辦法，求得每一層次的各元素對上一層次某元素的優(yōu)先權重，最后再加權和的方法遞階歸并各備擇方案對總目標的最終權重，此最終權重最大者即為最優(yōu)方案[7]。這種分析法處理復雜決策問題的方法更加適合此項目，有效減少人為主觀因素帶來的設計方向偏移與功能優(yōu)先級排序錯誤問題。

二、腦卒中病患康復需求研究

（一）SET產品機會缺口分析。首先結合SET分析模型，尋找潛在的產品機會缺口并選擇合適的機會缺口，通過網(wǎng)絡，新聞，論文等相關途徑進行資料搜集，從社會、經濟、技術三個方面出發(fā)，尋找家用腦卒中康復儀的機會缺口。

結合圖表1分析得出產品存在的機會缺口，從社會方面，產品將康復治療環(huán)境轉移至家用，擴大腦卒中的康復輔助治療范圍，同時有效緩解公共醫(yī)療資源的壓力;從經濟方面，腦卒中康復儀針對銀發(fā)經濟的巨大市場[8]，作為老年人健康投資的一部分，減少長期住院所帶來的經濟負擔;從技術方面，物聯(lián)網(wǎng)技術的發(fā)展可以結合智能手環(huán)實現(xiàn)設備之間的互聯(lián)[9]，加強子女與老人之間的聯(lián)系，幫助子女對老人的健康狀況進行監(jiān)護。

（二）用戶需求研究。腦卒中患者多伴隨有行動力下降或受損等狀況，加之年齡多分布于中老年人[10]，因此用戶需求較為復雜，本次項目重點針對相關腦卒中醫(yī)學從業(yè)及研究人員、部分腦卒中患者及家屬，從環(huán)境、用戶、產品三個角度進行訪談調研，挖掘用戶的真實需求，通過不同被訪談者的身份和專業(yè)角度，更加全面了解腦卒中患者真正的需求，訪談結果如下表。

調研結果得出從環(huán)境角度，被訪談者更加注重產品的收納存放、使用是否方便、是否可以合理融入家庭使用環(huán)境;從用戶角度，被訪談者更注重產品的被接受程度、價格、舒適度、耐用程度與安全性;從產品角度，被訪談者更加注重產品的功能性、造型色彩的親合力、操作的簡介快捷性。

三、基于AHP的家用腦卒中康復儀設計要素體系

（一）家用腦卒中康復儀AHP分析模型。根據(jù)AHP分析法模型，將該項目分為目標層、準則層、子準則層三個部分。目標層即最終完成目標：達成合理有效的設計方案并且爭取較高的設計評價;準則層根據(jù)前期訪談調研結果，提煉與用戶相關的因素，確定為以下五個因素：質量、操作便捷性、功能、造型色彩、舒適度;子準則層根據(jù)準則層五大因素進行延伸分類，得出更加詳細的設計因素并排序，如圖2：（二）構建判斷矩陣。根據(jù)目標層、準則層、子準則層中所包含的各級因素，邀請多為相關領域專業(yè)人員對各級因素之間的重要性進行兩兩比較，專家組成員包括5名腦卒中研究領域醫(yī)學教授、10名工業(yè)設計專業(yè)研究生、5名工業(yè)設計專業(yè)教授、3名相關醫(yī)學從業(yè)人員。經過多輪商討，使專家組意見趨近統(tǒng)一，為了使判斷矩陣可以定量化，因此采用1-9的比例標度法進行賦值，通過數(shù)值來定義比較兩要素之間的重要性程度，如表2。

經過對準則層下個因素權重值進行比較計算，得出計算結果其CR值為0.021<1，符合一致性檢驗結果，如表5。

經過對功能準則層下個因素權重值進行比較計算，得出計算結果其CR值為0.063<1，符合一致性檢驗結果，如表7。

因為操作準則層下兩個因素權重值相等，因此無需計算CR值，符合一致性檢驗結果，如表8。

經過對造型色彩準則層下個因素權重值進行比較計算，得出計算結果其CR值為0.000<1，具有完整一致性，如表9。

經過對舒適度準則層下個因素權重值進行比較計算，得出計算結果其CR值為0.037<1，符合一致性檢驗結果，如表10、11。

經過對舒適度準則層下個因素權重值進行比較計算，得出計算結果其CR值為0.090<1，符合一致性檢驗結果。

根據(jù)其各層級、各因素之間的權重，整理數(shù)據(jù)得出綜合各因素權重排序，如圖3：

通過分析結果可知，各準則層的一致性檢測均通過，證明其權重值合理可用。根據(jù)權重排序可知，在家用腦卒中治療儀的設計中，功能有效性、產品的質量及舒適性等因素是設計的重心，從設計的角度，醫(yī)療產品仍然是家用腦卒中康復儀的首要定位，因此產品的功能有效性、質量及用戶體驗起著至關重要的作用，同時也符合AHP分析后的功能權重排列順序，經過專家組對結果的評審，認為該結果與家用腦卒中治療儀相符合。

四、方案輸出及評價

根據(jù)設計要素權重排序制訂家用腦卒中治療儀的設計策略，依據(jù)設計策略進行具體解決方案、最終設計方案輸出及設計評價。

（一）設計策略

1.功能有效性。通過與團隊相關醫(yī)學研究人員的交流及家用腦卒中治療儀的工作原理，即利用直流電刺激引導治療腦部病灶區(qū)，得出結論為保證產品的功能有效性，需要確保電極片與患者側面頭部牢靠穩(wěn)定的接觸，同時由于病灶區(qū)位置因人而異，產品需要具備一定范圍的調節(jié)功能。

2.產品質量。作為一款家用醫(yī)療產品，通常具有特定的使用要求及時長，根據(jù)家用腦卒中治療儀的醫(yī)學團隊建議，該產品在使用時建議患者在坐姿或臥姿狀態(tài)下，同時使用時長為每次30分鐘，根據(jù)使用要求可知該產品面臨極端環(huán)境，劇烈碰撞的可能性較小，質量方面主要面臨的是如尺寸調節(jié)結構等相關功能結構的使用壽命，材質的耐磨耐腐蝕性等問題。

3.舒適性。在佩戴使用時長達到30分鐘的情況下，患者在使用時的舒適度問題顯得尤為重要，針對這一問題，除了人機尺寸方面的高要求之外，還可以考慮通過產品自身減重、具有親膚性的材質、增加適當?shù)膴蕵坊δ苻D移注意力等方法。

4.目標用戶需求?？紤]家用醫(yī)療產品本身應當具備的功能與設計要素之外，腦卒中患者本身所具有的行動不便，年齡結構偏大等特征也是設計策略中重要的一部分[12]，因此在確保家用腦卒中治療儀的功能、質量及舒適性的前提下，需要根據(jù)腦卒中患者這一特殊群體進行適當合理的關懷，譬如減少甚至移除頭部佩戴部分的按鈕，以減輕患者抬手操作的不便性;一次調節(jié)長時間固定尺寸，以減少對家用腦卒中治療儀的重復操作等。

（二）設計方案。

如圖4為家用腦卒中治療儀主要工作區(qū)域，結合功能有效性分析，需要確保紅色區(qū)域與腦部的穩(wěn)固貼合，因此除了側面工作模塊需要一定的弧度貼合腦部曲線之外，還需要增加一定的軟性材質，以確保電極片可以通過軟性材質的自適應形變來適應不同患者之間的頭部曲線差異，進一步確保貼合穩(wěn)固性，如圖5。

根據(jù)不同患者的病灶區(qū)位置存在差異，選用滑動抽拉式進行調節(jié)尺寸會與內部走線結構產生沖突，隨存在結構可行性，但抽拉結構會增加產品功能損壞的風險，因此采用固定多點位的方式進行調節(jié)，該方式的調整精度不足缺陷可以通過增大電極片面積的方式進行彌補，同時降低了功能受損的風險，如圖6。

為了減輕家用腦卒中治療儀的佩戴重量，不給患者頭部帶來過多的壓力增加舒適度，選擇將部分芯片及電子元件外置于一塊操控屏幕之中，這種方式不僅可以減輕佩戴重量，同時可以方便本就行動力受損的患者更加容易地在屏幕上進行操控和查看相關信息，屏幕中內置影音功能，助于患者打發(fā)無聊的治療時間，達到放松的效果，如圖7。

在造型色彩的設計上，采用了傾向于醫(yī)療產品設計特征的中性設計風格，同時為了避免因為設計而對患者產生的誤導操作及審美疲勞，整體風格采用簡潔大方的設計，使用圓潤的大輪廓賦予產品一定的親和力，同時與上下兩端硬朗的切角形成對比，增加產品層次感及視覺上降低高度，賦予整個產品一種簡潔輕巧的感覺，如圖8?11。

外接屏幕造型色彩上采用與頭戴部分相互呼應的設計風格，即整體簡潔搭配細節(jié)切角營造整體靈動輕巧的設計風格，色彩上采用傾向醫(yī)療產品的中性色配色。此外接屏幕在將患者對于頭戴部分的抬手操作交互轉移至更加舒適的正常操作交互方式，同時產品本身搭載的遠程隨身醫(yī)生功能，可以將醫(yī)生對于患者的建議即健康狀況分析反饋至屏幕端，使患者對于自己的身體狀況可以有更加詳細和專業(yè)的了解，如圖12、13。

最后階段依據(jù)計算機模型進行制作產品樣機模型，通過實地佩戴體驗，檢查外觀、結構和人機尺寸的合理性。家用腦卒中治療儀在功能結構穩(wěn)定有效性及舒適性方面達到預期效果，符合功能、質量及舒適度等方面對設計提出的要求，外觀色彩方面易于腦卒中患者接受，且屏幕操作交互方式有效減輕了腦卒中患者行動不便操作交互困難的問題。

結語

基于AHP層次分析法的新產品開發(fā)設計模型，運用AHP對調研結果，專家訪談意見等信息進行整理和定量分析，使得調研訪談數(shù)據(jù)可以更加科學合理的對需求權重進行排序，并通過家用腦卒中治療儀產品設計為案例，進行實際應用檢測該設計模型的可行性與有效性，規(guī)范了設計流程，優(yōu)化了產品設計的效率，使設計過程更加科學合理，為家用腦卒中治療儀提供了有效的設計解決方案。