在一个公共平台上开发的两个互补的个人用药管理应用程序:病例报告

简介

在门诊医疗差错中，药物管理是主要原因[1，2］．其中许多错误是由家庭管理方面的错误造成的[3.-5]，特别是在转院后，例如出院回家[6，7］．一些错误的发生是因为患者通常难以保持一个准确的、当前的日益复杂的药物治疗方案清单[8，9］．外行发现通用和专有药品名称是不可理解和冗余的。患者也缺乏他们所服用药物的关键信息。在繁忙的实践中，临床医生只是不一致地审查药物治疗方案，并警告新药的潜在副作用[10，11］．即使在药剂师和药物信息表等资源的帮助下，许多患者仍然不确定关键的药物问题[12］．

医学研究所建议以患者为中心的方法来解决这些缺陷:在药物管理中培养强有力的消费者-提供者伙伴关系，加强沟通，并开发“患者(或代理人)自我管理支持”工具[2］．马克尔基金会等组织[13]及系统互用性委员会[14]注意到个人健康记录(PHRs)在改善药物管理方面的作用。论文PHRs在儿科实践中很熟悉[15，16]并改善成人护理过渡阶段的药物管理[17，18］．电子PHRs亦显示出作为药物管理辅助工具的前景[2，19］．这些包括独立的PHRs，如MyMedicationList，将患者输入的药物数据链接到消费者健康信息[20.),而拴在PHRs，例如患者网关药物模块，允许患者查看、跟踪和与医生交流来自领先机构的电子病历的药物清单[19］．

可互操作的PHRs承诺给予病人更多的权利。对于药物管理，一个可互操作的PHR数据平台可以通过整合多种来源的处方数据(来自多个独立诊所的电子医疗记录)和履行或配药数据(来自药房记录和索赔)来改善医疗协调，允许患者自行决定共享这些数据[14，21，22］．应用层可以用消费者健康信息丰富这些数据[23]，识别药物相互作用和重复的工具，以及调度应用。移动应用程序可以支持服药提醒，并促进患者和护理人员之间的沟通。然而，这些优势也带来了令人生畏的挑战，即设计可靠、易于使用的设备和用户界面，并以消费者认为直接和有用的方式呈现复杂的信息。

作为健康设计计划的一部分[24我们探索了这些机遇和挑战。Project HealthDesign于2006年12月启动(在商业PHR平台如Indivo、Microsoft HealthVault和谷歌Health可用之前)，以“展示”可互操作的PHR的“力量和潜力”。九个团队参与了这个项目，每个团队代表一个不同的目标用户和用例。我们的两个团队在慢性疾病患者的药物管理方面有互补的重点。范德堡大学团队为患有复杂疾病的儿童开发了MyMediHealth (MMH) [25］．科罗拉多大学的研究小组开发了科罗拉多护理平板电脑(CCT)，专门为容易转变护理的老年人设计[26］．虽然每个应用程序都为其目标人群量身定制了用户界面，但每个应用程序都使用了一个公共的可互操作的PHR平台[27］．在这里，我们报告两个应用程序如何共享公共服务，以及我们如何解决与门诊药物自我管理相关的关键信息学和用户界面挑战。

方法

迭代开发过程

对于health design项目的所有受助人来说，主要目标是创建一个对目标用户组具有吸引力的个人健康应用程序。MMH的目标用户是患有囊性纤维化等复杂疾病的儿童及其照顾者(父母或监护人)。CCT的目标用户是患有多种疾病(2种或2种以上慢性疾病，如糖尿病、高血压或心力衰竭)并服用多种药物的老年患者。这些成年人倾向于通过小的护理转变(看有独立医疗记录系统的医生)和大的护理转变(往返医院)来分散护理。

在为期6个月的设计阶段，项目团队根据一系列个人现场访谈(如家庭、学校、日托所)制定了功能需求，并促进了与目标用户的小组讨论。虽然对所收集的数据和所使用的分析方法的详细描述超出了本报告的范围，但对所使用的访谈和设置的简要描述在表1．在12个月的原型阶段，两个小组都采用迭代的、以用户为中心的设计技术来评估原型，并在设计周期中为目标人群提供持续的声音。项目所有阶段采用的方法都得到了科罗拉多大学和范德比尔特大学的机构审查委员会的批准。

架构:共享组件

在开发过程的早期，很明显，这两个应用程序都需要一个公共数据存储和共享功能，以(1)规范化药物标识(即在国家药物代码[ndc]、RxNorm概念唯一标识符[rxcui]和专有标识符之间进行转换，以识别药物列表中的重复药物和成分)，(2)将药物链接到消费者健康信息，以及(3)尽可能将药物链接到图像。我们采用了共享知识方法来利用开发中的效率，并为用户提供在两个应用程序之间切换的能力(例如，使用CCT来构建药物列表，使用MMH来安排和提示药物使用)。客户机-服务器体系结构，如图所示图1，使用瘦客户机(将计算软件卸载到PHR系统)来构建健壮、灵活且可伸缩的原型。

的PHR平台(PHD Core Components)使用面向服务的体系结构来验证用户，并存储和检索各种数据类型[27］．值得注意的是，这些原型并不接收、传输或存储实际患者的用药数据。MMH和CCT使用模拟基于电子健康记录的处方数据和(在CCT的情况下)配药数据(即从药房和索赔处获得的数据)来测试用户界面场景。MMH还使用自己的本地存储来计时警报和记录给药事件。

除了通用平台，CCT和MMH还使用了RxNav Web服务[30.，31]从国家医学图书馆为药物正常化。一个商业用药知识库(Micromedex;Thomson Reuters, Greenwood Village, CO, USA)被用来提供药物和消费者健康信息的图像。尽管我们尽可能地使用开源工具，但在开发时，这些项目还没有公开可用的内容。

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药物标识:表示和知识库链接

PHR平台允许表示的灵活性。每个用药记录可以用一个编码方案(如“RXCUI”)和一个代码(如“20610”)表示。文本输入，如通用名称、商品名称和免费文本输入(如“蓝色药丸”)也被允许，因为目标人群通常通过颜色和上下文来思考他们的药物。但是，每个记录只能关联一个代码。

最终，只要有可能，我们就将药物身份存储为ndc。NDC广泛用于在电子处方和履行数据(例如，来自Surescripts用药历史的数据)中表示药物，并允许将图像与药物标识相关联。当需要更抽象的概念(比如药物成分)时，我们可以使用RxNav Web服务来规范化NDC表示，但是这需要额外的处理来进行规范化。在未来，在每个用药记录中预先存储多个表示(例如，在NDC之外存储各种rxcui，就像ASTM连续性护理记录和HL7连续性护理文件模式一样)将减少应用程序运行时的处理周期。

认识到一些药物需要用户手动输入，我们开发了系统来帮助捕获编码数据，而不是简单的自由文本。CCT和MMH为此目的采用了并行功能，如图所示图2．当用户输入部分或全部药物名称时，应用程序将显示候选药物列表。当有相应的图像时，将它们呈现给患者。当用户确认要输入的药物图像时，相关的NDC被存储为药物标识。如果药物名称匹配，但所有图像都不匹配，则应用程序不能派生NDC，并存储与语义临床药物名称关联的RXCUI。RxNav服务和Micromedex药物图像数据库支持此功能:

• RxNav拼写检查功能处理了用户输入的文本字符串。如果这个名字不被认可，建议用其他的拼写。
• RxNav将文本字符串链接到语义临床药物名称。
• 假定的ndc被推导出来。
• 每个假定NDC的图像都从Micromedex药物图像数据库(由NDC索引)中检索。
• 显示图像供用户选择。

RxNav Web服务被证明非常适合此功能。响应时间通常为1-2秒，并且服务始终可用。RxNav的实现要比下载RxNorm表并在发布新版本时更新它们容易得多。Micromedex药物图像数据库总体表现也很好;然而，它通常缺乏RxNav为非专利药物生成的假定ndc条目。图像最常用于固体药物形式(如胶囊、片剂)，较少用于吸入形式，很少用于液体形式。

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给药频率:表示和连接到知识库

表示给药频率证明比表示药物身份更具挑战性。我们努力包括能够促进机器可操作决策支持的表示，以帮助用户进行调度，但当时可用的资源在几个方面都是不足的。其中一个挑战是让指导方针变得可计算。从药物知识数据库(如DailyMed)获得的给药频率指南仅以描述性形式提供，而不是以编码的、可计算的形式提供(图3)．虽然将简单频率的描述转换为机器可操作的表示是相当容易的，但对剂量的重要额外描述约束进行编码要困难得多，特别是与食物摄入有关的限制。例如，MMH目标用户群体中通常给儿童服用的四环素类药物，应空腹喝一杯水服用，饭前半小时或饭后2小时服用，绝不能与抗酸剂或铁同时服用。另一个挑战是从处方数据中获取剂量信息。虽然国家处方药计划委员会的结构化和规范化SIG(给药说明)的SCRIPT标准包括基本说明的必要结构，但它不支持复杂的说明或给药时间[32］．因此，处方数据中复杂的剂量说明被嵌入到不可计算的文本字符串中。

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因此，我们需要用频率的元数据补充药物知识数据库(表2)，并需要创建自定义规则以自动调度(表3)．对于MMH原型，构建了用于囊性纤维化的常用药物的原始知识库，囊性纤维化是一种典型的儿科疾病，需要复杂的药物治疗方案。

形式因素，功能和用户界面

CCT的主要目标源自护理过渡干预措施[17]，旨在通过以下方式帮助患有多种疾病的老年患者:(1)使用不同的处方和配药数据帮助创建药物清单，(2)提供便捷的权威消费者健康信息，(3)帮助识别他们的个人药物清单和临床医生的药物清单之间的差异，以及(4)为临床医生的访问做准备。选择平板电脑作为主要形式有几个原因。我们试图适应移动性，因为药物通常存放在家中的多个位置[33］．选用触屏输入，以减低对电脑的焦虑[34]以及减少将水平输入(鼠标或触控板)映射为垂直显示(电脑屏幕)所带来的输入问题[35］．在之前的工作中，我们基于成年人对这种技术的接受程度，加入了条形码输入[36］．该系统是在一个由平板电脑(ThinkPad X60;联想公司，Morrisville, NC, USA)运行Windows XP平板电脑操作系统(微软公司，Redmond, WA, USA)，带有条形码扫描仪(蓝牙无绳手持扫描仪系列7;Socket Mobile, Newark, CA, USA)扫描药品标签上可能存在的条形码。web可访问的用户界面使用超文本标记语言，PHP超文本预处理器[37]和级联样式表(CSS)，以实现高性能和风格一致性。

MMH的目标是提供相互连接的Web和移动应用程序，允许(1)护理人员创建用药计划，(2)护理人员选择应该提示使用的药物，(3)患者在移动设备上接收用药提示，(4)患者确认服用剂量，以及(5)护理人员跟踪服药行为。对于Web组件，MMH被构造为可以在任何标准Web浏览器上操作。它是使用PHP和异步JavaScript、XML以及Flash (Adobe Systems Incorporated, San Jose, CA, USA)组件开发的用户界面。警报/通知系统使用PHP 5，并使用短消息服务(SMS)消息传递协议与移动电话设备通信。

结果

开发过程中的用户反馈

而CCT迭代开发过程的全面讨论[26]及MMH [25]的问题超出了讨论的范围，但从临时用户反馈会议中得到的一些发现尤其值得注意。

总的来说，外形因素被证明是合适的。对于CCT, 70多岁的老年人喜欢带有大尺寸可读文字的移动触摸屏平板电脑的概念。此外，他们喜欢使用条形码扫描仪从处方标签输入药物信息的概念，而不是通过打字输入信息。然而，年龄最大的用户——那些80岁以上的人——不愿使用任何计算机界面进行药物管理，即使我们费尽周折地将平板电脑称为“设备”而不是电脑。对于MMH，儿童及其父母认为学龄儿童携带和使用移动设备来协助药物管理是合适的。然而，一项将移动设备嵌入玩具(如泰迪熊)中供年幼学龄儿童使用的建议并没有受到欢迎。年龄较小的孩子非但没有觉得这个设备更友好，反而觉得携带这个玩具是一种耻辱。

将药物图片整合到用户界面中也受到了儿童和老年人的极大欢迎。两组人都希望在各自的Web界面上显示药物图片。当MMH移动设备发送药物提示时，文本和药物图像的使用比仅使用文本的提示更受欢迎。在开发时，多媒体消息服务图像消息通常只在移动计划中以额外的费用提供，并且没有与SMS文本消息集成，因此MMH原型通过在SMS文本消息中嵌入图像的URL链接来满足对图像的需求。

与年轻用户不同，老年人在使用导航和操作的常见用户界面隐喻时遇到了意想不到的困难。对于导航，老用户更喜欢由图标和文本标识的4个关键功能的dock (图4)，而不是典型的Web导航结构，扩展顶部水平和左侧垂直的操作链接。在每个核心功能中，活动遵循线性“向导”结构。老年人在安排药物治疗时，拖放操作也有问题。相比之下，孩子和他们的父母发现，从个人药物列表中拖动药物并将其拖放到MMH的日历中进行调度是非常直观的(图5)，一些老年人认为将药物从一个列表(例如，他们医生的药物列表之一)拖到他们自己的列表中会破坏来源(即会导致药物从医生的列表中删除)。医疗专业人员所保存的信息可能遭到破坏是一个主要关切点。

总的来说，老年人一直希望简化CCT，即使这限制了应用程序的功能。例如，虽然人们预计老年人会有兴趣通过参考医生保存的药物清单来建立自己的个人药物清单，但老年人更喜欢这样不要出示多名医生的用药清单。相反，他们想要查看去年已经服用过的所有药物的汇总列表，从中选择仍在服用的药物。同样，当他们把自己的个人用药清单和医生的用药清单放在一起比较时，他们发现用户界面很忙，很混乱。事实上，他们对在家里进行特别的药物和解几乎没有兴趣。相反，他们认为由医疗专业人员在预约时处理药物调节更合适。为了适应这些偏好，有条件现金转移支付原型的最终设计可以在预约之前向提供者发送一份关于药物清单差异的简单报告。

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应用程序

开发过程导致了用于用户测试的高保真原型的构建(参见多媒体附件1CCT和多媒体附件2嗯)。CCT由7名用户在最后的基于任务的视频可用性测试中进行了评估，参与者创建了药物列表，参与者在护理过渡期间应该注意的症状列表，以及为医生访问做准备的备忘录。MMH由8名成年护理人员在用户研究中评估，参与者创建了药物清单并制定了时间表。MMH原型进一步接受了在线学习社区的评估[38］．高保真原型的最终测试确认了在迭代开发期间所做的设计选择的价值，但也在实践中发现了新的实际问题。

事实证明，CCT的最终设计对用户来说很简单。所有年龄和计算机技能的参与者都能够使用dock和链接向导来浏览CCT功能，以建立药物列表，寻求有关个别药物的常见问题的答案，并为即将到来的访问做准备。然而，用户希望CCT回答关于药物清单的其他问题(是否存在药物相互作用，服用“这么多”药物是否危险，以及是否可以停用一些药物)。虽然触摸屏的概念很受欢迎，但许多用户发现触摸屏对他们的手指运动不够敏感，需要用触控笔才能完成某些任务(比如使用屏幕键盘)。条形码扫描器对与处方标签相关的条形码的表现也不一致。

功能性MMH原型也很受欢迎。总体而言，测试人员表示，调度器原型通常易于使用，对家庭有帮助，有助于家庭、学校和提供者之间的沟通。一些成员指出了一些重要的缺失功能，包括支持按天或症状程度变化的剂量，提示特定药物剂量在时间表上的理想位置，支持按需给药和给药频率低于每日，以及一套更直观的工具来创建药物清单。

对于移动设备，还发现了其他实际问题。首先，虽然嵌入URL以同时提供消息和药物图像的方法是成功的，但它至少需要3个步骤来管理警报(接收消息警报、检索消息和选择超链接)。其次，由于手机信息不能被优先排序，只有在处理完手机音频通话后才能获得带宽，因此存在消息延迟的可能性。虽然大多数消息在消息调度后的几秒钟内被传递，但一些单元系统可以将消息保存数小时，甚至根本不传递消息。在试点测试期间，我们间歇性地经历了这种延迟。虽然系统可以被编程为不断重试一页，直到患者承认他们已经服用或没有服用药物，但超出正确时间范围的一页可能会导致错过剂量。

我们还测试了两个应用程序的集成，使用用户使用CCT构建药物列表并回答有关个别药物的常见问题的场景，然后使用MMH设置药物时间表。该场景被证明是成功的:在CCT中输入的药物在MMH中可见，反之亦然，并且可以轻松地从一种应用程序切换到另一种应用程序并返回。然而，由于颜色和字体、屏幕大小和用户界面范式(触摸屏和指向点击)的差异，需要进一步的用户界面开发来实现应用程序之间真正无缝的过渡。

CCT和MMH的演示，以及这些应用程序的源代码(可在创作共用许可下获得)，可从“健康设计计划”网站[39］．

讨论

主要研究结果

在这个项目中，我们成功地创建了一个可互操作的PHR工作原型，它适应了护理的碎片化(使用来自各种来源的药物信息)，并在药物自我管理方面提供了实际的帮助。采用具有共享组件的面向服务的体系结构进行数据存储和信息检索，有助于开发可以针对不同目标用户进行定制的互补应用程序。我们以用户为中心的设计过程允许我们改进和简化用户界面，即使对于相对computer-naïve的用户也能最大限度地提高可用性。

研究结果的意义

我们的开发工作对支持药物自我管理应用的信息学资源有影响。我们发现国家医学图书馆的在线面向服务的RxNav实用程序非常有用，它用于规范化药物身份。由于类似的提供药物图片和消费者健康信息的开源服务也很有用，国家医学图书馆最近在MedlinePlus Connect上的工作尤其受欢迎。理想情况下，这些资源应该同时支持处方药和常见的非处方药。丰富与用药方案有关的标准和资源也将受到欢迎。为了在安排复杂的药物治疗方案方面提供强有力的帮助，需要在两个方面进行开发:(1)持续改进处方用药说明编码标准，以及(2)更全面、规范化、机器可操作的剂量建议资源。特别感兴趣的信息显示在表4．

尽管工作原型很受欢迎，但我们的开发过程也突出了针对各自目标人群的适当形式因素和用户界面的实际问题。对于计算机经验有限的老年人来说，使用常见的隐喻(如拖放和超链接导航)可能不合适。老年人也愿意牺牲导航的灵活性和功能，如果它允许简化用户界面。平板设备和条形码扫描仪等外形因素可以满足他们的视觉和灵活性需求，但它们需要进一步改进才能可靠和一致地使用。对于儿童来说，移动电话是提示和报告的合适工具，但需要考虑到传送图像的能力和识别延迟问题的限制。

与文献比较

我们的项目建立在先前工作的基础上，概述了个人输入药物数据的核心需求[40，41]和被栓住[19]和不系绳的[42药物管理的PHRs。它建立在越来越多的文献的基础上，这些文献支持手机在提示和记录服药方面的实用性。43-47］．然而，它也表明，增强自输入药物列表(如MyMedicationList [42])，使用来自不同来源的个人信息(药房聚合器和电子健康记录)，这比简单地向患者提供存储在单个系带电子健康记录中的药物列表视图更具挑战性。

限制

这个项目的主要限制是不可能为患者提供他们自己的药物信息进行测试。公共PHR平台是基于标准的，但设计用于快速原型，而不是安全存储。将应用程序连接到安全平台，并向用户提供真实的药物信息，将允许在实验室和现场进行更现实的测试。在地理位置更多样化的环境中，用更多的参与者来证实我们的发现也很有用。

进一步发展的呼唤

从“健康设计项目”网站上获得的开源代码旨在促进和促进基于这里提出的概念的未来发展。随着功能强大的商用PHR平台(如Dossia、谷歌Health和Microsoft HealthVault)的开发，每个平台都有一个由共享数据的合作伙伴组成的不断扩大的“生态系统”，有可能开发出可在现场部署的CCT和MMH的功能原型。MMH正在进行扩展，以提供一套用于哮喘药物管理的工具，包括患者生成的象形药物清单、基于短信的药物提醒、可打印的药物管理记录和吸入器剂量计数器，以帮助确保及时请求补充。CCT也可以重新部署在iPad上，iPad具有干净、简单的外形和强大的触摸屏界面，受到消费者的热烈欢迎。在护理转换的背景下测试它的效用将特别有价值。