支持哮喘自我管理(呼吸)的以患者为中心的移动医疗系统:设计、开发和利用

介绍

背景

哮喘是一种常见的慢性疾病，构成了严重的全球健康问题。仅在加拿大，10.8%的加拿大人患有哮喘[1]。全球疾病、伤害和风险因素负担研究估计，全球有3.39亿人患有哮喘，哮喘是儿童中最常见的慢性疾病[2，3.]。然而，50%的哮喘患者得不到控制，对个人和卫生系统造成了重大影响[4-8]。在加拿大，每年有15万次急诊就诊和6万次因哮喘住院[9]。

协作式自我管理的定义是“为需要自我照顾的人群提供协调的医疗干预和沟通系统”[10]。国家和国际指南和系统评价证据推荐CSM，包括书面哮喘行动计划、患者教育和定期临床评价[11-14]。CSM已被证明通过减少住院、急诊室就诊、计划外就诊、缺勤、夜间哮喘症状和显著改善生活质量，大大改善了重要的患者和卫生系统挑战。14]。此外，大多数患者更喜欢在哮喘管理中发挥积极或合作的作用，特别是在哮喘恶化的情况下[15，16]。尽管有这些强有力的证据，这些患者的偏好和国际指南中的一致建议[11-13]， CSM仍然只适用于少数患者(2%-11%)[5，17]。由于这些原因，哮喘是一种慢性病，非常适合用来检验支持CSM的智能手机移动健康(mHealth)应用程序的变革前景。

智能手机已经无处不在，移动健康应用程序有可能改变慢性病管理的要素[18，19]。移动健康应用程序为获得护理、疾病特定教育、监测和疾病管理、个性化目标设定、遵守提醒和沟通提供了新的机会。智能手机应用程序作为慢性病管理的新工具，其成功的必要条件是对以用户为中心的设计(UCD)的承诺和证据;发展;和评估，以确保隐私，有效性和安全性。除了良好的设计和开发要求之外，支持CSM的面向患者的哮喘应用程序是否有效的核心问题仍然没有答案。

目标

我们试图根据国际循证指南的临床内容，设计和开发一个针对哮喘患者的多功能CSM移动健康平台，遵循UCD流程，然后评估其使用情况，以告知迭代产品改进。

方法

概述

的呼吸开发计划分为两个主要阶段:(1)建筑的设计和开发过程呼吸移动健康平台，包括架构、设计、平台内容、功能元素、用户体验和利用(大学健康网络REB 12-0102-AE和12-0102-AE_Amendment)，以及(2)通过随机对照试验评估患者结果(RCT;Western University HSREB 102842, Queens University HSREB 6007261, ClinicalTrials.gov NCT01964469)，并通过一项基于人群的队列研究。本文报告的利用数据来源于干预(呼吸)是随机对照试验的一部分。RCT比较了传统的最佳实践和呼吸已完成常规最佳实践平台，主要成果以摘要形式发表[20.]。本文的重点是分享设计和开发的呼吸平台,呼吸利用率和用户体验。RCT的结果将在即将出版的手稿中发表。

发展规格呼吸

规范是与加拿大健康信息中心合作制定的，包括:(1)以用户为中心的基于Web的哮喘自我管理平台，可在任何支持Web的设备上使用，包括移动电话浏览器和笔记本电脑、台式机和平板电脑上的标准Web浏览器，以确保公平访问应用程序;(2)患者通过与TELUS健康空间的连接获取个人健康信息和电子健康(eHealth)记录，TELUS健康空间是Microsoft HealthVault (Microsoft开发的基于web的个人健康记录)的本地化版本;(3)按照加拿大胸科学会(CTS)、安大略省肺脏协会(OLA)、安大略省电子健康(负责实施安大略省公共电子健康记录系统的省级机构)和安大略省卫生和长期护理部的要求，与国家和省级临床和电子健康优先事项保持一致;(4)省一级的可扩展性以及加拿大其他司法管辖区利用的能力。CTS哮喘指引的循证最佳做法[11]和全球哮喘行动指南[12指导临床内容开发。

开发团队

呼吸由大学卫生网络的全球电子卫生创新中心与临床医生合作开发;研究人员;以及来自西部大学、女王大学、病童医院和多伦多大学的科学家。中心通过国际标准化组织13485国际质量管理体系认证，确保创新产品的安全和质量。移动健康平台的开发由一个16人组成的跨学科指导委员会指导，其中包括哮喘专家、呼吸病学专家、认证哮喘教育者、人口健康科学家、知识翻译专家和电子健康专家。这些专家听取了4个工作组的意见:效益评估、技术、消费者参与(哮喘患者)和临床。工作组由指导委员会的一些成员组成，以及提供特定专业知识的其他个人，如消费者(哮喘患者)、信息技术专业人员和临床医生。

设计过程

呼吸（图1)采用UCD方法设计[18，21，22]，确保该技术的最终用户(患者、护理人员和医生)的输入和需求都包含在设计过程中。迭代UCD过程包括11个访谈和5个可用性测试和认知演练周期[21，22]。对具有代表性的最终用户(患有哮喘的成年人)进行了半结构化访谈，以验证有关使用监测系统作为干预措施以增强健康自我管理行为和疾病相关决策的假设。这些访谈采用了定性的民族志方法。通过提取参与者确定的共同主题来收集和组织信息。最初的用户研究为干预的概念化和初始原型提供了必要的证据，这些证据随后被用于可用性测试和演练。这个UCD过程探索了应用程序的直观性，并确定了用户的偏好和期望。认知演练和可用性测试的多个循环允许呼吸团队根据用户反馈和观察到的问题改进设计，关注平台最终用户的需求，避免专业知识的矛盾[21]。平台的最终设计确保功能与临床需求、患者偏好和限制保持一致。

评估患者体验、平台可用性和利用率

病人招聘

本文报告的利用数据来源于干预(呼吸)组旨在评估患者预后的随机对照试验[20.]。参与者从加拿大安大略省的6个初级保健和2个专科哮喘诊所招募。方便的患者样本是在诊所看到海报后自我识别或由诊所工作人员邀请参与。参与的诊所在地理上分布——例如，安大略省北部、东部、西南部和中部——有一系列的城市和农村社区。所有参与者被随机分配到呼吸有一个基线的入职诊所访问，他们提供了什么呼吸帐户，接受了简短的培训，并完成了6个月和12个月的随访。

平台可用性、消费者满意度和信心

总体而言，2个定制的消费者满意度问卷和标准化的系统可用性量表[23]分别于入组后6个月和12个月给予。

测量平台利用率

呼吸旨在收集使用数据(应用内分析)，以实现数据驱动的设计和评估。信息通过呼吸记录数据服务器，并将其作为评估的一部分使用。的呼吸服务器跟踪给患者开的药物，自我报告的药物使用情况，与个人最佳或正常相比的实际峰值流量，行动计划控制区域，一般访问和系统发送的电子邮件通知。数据库中的每个条目都使用唯一的用户ID和时间戳进行标识，以便进行进一步分析。

统计方法

这份手稿中报告的统计数据主要是描述性的。我们报告了分类变量的计数和百分比，以及作为多个顺序问卷项目均值的连续变量或伪连续变量的均值和标准差。我们使用Wilcoxon秩和检验来比较52周内至少登录一次的周数，这些组由年龄、大学教育程度、智能手机使用情况和基线哮喘控制测试(ACT)分数定义。年龄组被定义为50岁以下和50岁及以上，因为它大致将人口分成两半。

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结果

的移动健康平台架构呼吸

呼吸是一个基于web的移动健康平台，它利用HTML5和响应式设计，允许在任何设备(智能手机、平板电脑或个人电脑)上访问单一版本的平台;看到图2）.此外,呼吸与TELUS健康空间的接口，在那里它接收来自临床数据存储库(电子医疗记录)集成的最新药物和峰值流量范围。此外,呼吸直接从加拿大环境部检索实时环境状况，其中包括当前和预测的天气状况，以及空气质量健康指数(AQHI)，以及加拿大卫生部提供的有关降低风险的健康信息。空气质素指数是一个简单的1至10分制，旨在帮助个人了解空气质素、空气质素差对健康的影响，以及应采取什么行动以减低健康风险[24]。

的功能呼吸

卫生保健提供者开发了一个哮喘应用处方医疗保健提供者确定患者的哮喘药物，按区域的个性化行动计划，以及控制区计算的峰值流量范围(如果适用)。的呼吸平台没有就药物选择提出建议，也没有制定行动计划。这仍然是医生的责任。与TELUS医疗空间的集成为患者提供了共享的选择呼吸家庭成员和其他卫生保健提供者的数据，这可以通过基于web的卫生空间档案来完成。的呼吸特征可以在图1。这些特性中的每一个都旨在吸引用户并收集相关数据以支持自我管理，如下所述。

杂志

日志功能允许患者跟踪日常症状，记录缓解剂和控制器药物使用情况，并记录峰值流量测量。历史回顾功能允许用户回顾以前的日记账条目和输入的峰值流量值。

你的区域

这些日志条目为一个集成的哮喘控制算法提供数据呼吸服务器，根据CTS哮喘指南[11，12它分析病人的输入，并立即告诉病人他们当前的控制区域:(1)绿色区域-控制中，(2)黄色区域-不受控制，或(3)红色区域-危险不受控制。控制区评估与患者个性化哮喘行动计划的可操作建议相匹配。控制区域是动态的，任何新的日志条目都会立即更新，并在行动计划执行后重置，确保对患者进行量身定制的干预[25]。通过应用程序仪表板和您的区域部分，通知患者他们的控制区域的变化。

趋势

用户可以使用数据可视化和趋势分析，包括确定的触发因素、控制区和峰值流量值。该功能有用的一个例子是，向患者报告的触发频率可以使患者了解将来应该避免哪些触发。

环境

该功能提供特定位置(基于用户对其位置的输入)环境条件的实时当前和预测，包括温度、湿度指数、天气预报和空气质量健康指数，以及特定的降低空气质量风险的健康信息。

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账户

该功能包括多种选项，包括更改默认时间(美国东部时间下午7点)和电子邮件地址，以接收通过电子邮件发送的服药提醒，以及为特定位置的环境信息设置位置。电子邮件遵守提醒是根据预定义的基于规则的逻辑自动生成的，包括欢迎电子邮件，办理登机手续7天内未访问平台的用户发送电子邮件，并每日提醒控制器药物依从性。每天的提醒邮件数量没有限制;然而，我们设计的系统试图通过创建大约30个不同的身体信息来减轻疲劳，这些信息随机通过电子邮件发送给用户。演示如何呼吸可以在加拿大健康信息网站上找到平台作品，其中详细描述了功能和平台功能。

患者人群

在2012年10月31日至2014年3月31日期间，共有344名患者被招募到该RCT中，其中171名患者被分配到呼吸干预组。在33例患者中，撤回同意(n=10)或我们无法找到同意数据传输的患者(n=23)，剩下138例患者可用于本分析。89.1%(123/138)的参与者有完整的平台使用数据，86.2%(119/138)的参与者有12个月的可用性和满意度问卷。138例患者中，女性占72.5%(100/138)，平均年龄45.3岁(SD 15.8)，白人占97.1%(134/138)。在这些参与者中，66.7%(92/138)的人有智能手机，大多数83%(76/92)的人报告说舒适的或很舒服使用它。纳入的患者ACT平均评分为18.3(标准差为4.9)，表明基线哮喘控制良好。26]。

呼吸可用性、患者满意度和信心(12个月数据)

可用性由SUS评估，这是一种经过验证的综合度量，得分从0到100，得分越高表示可用性越好(表1）.的呼吸根据Bangor等人的定义，系统在12个月时得分为71.1 (SD 19.9)，表明可用性良好[27]。从1-非常困难到5-非常容易的7个易用性问题的平均值为4.1(标准差为0.9)。大多数人认为呼吸构件实用，设计满意。（表1）

满意度是用李克特5分量表来评估的，1分非常不同意，3分不知道或中立，5分非常同意。共有63.8%(74/116)的患者同意或强烈同意呼吸App对哮喘的治疗有帮助。此外，65.2%(75/115)的患者相信呼吸App在呈现患者哮喘行动计划控制区时是正确的。此外，49.6%(58/117)的参与者同意或强烈同意，如果研究结束后仍然可用，他们会继续使用该应用程序(表1）.

实际呼吸使用

对干预组123例患者的使用数据进行了访问呼吸19,678次(每个病人每周3.08次，pppw)，在日记中报告症状16,357次(2.56次pppw)，报告药物使用1922次(联合使用缓解剂和控制剂;0.30倍pppw)，报告峰值流量测量5864次(0.92倍pppw)。总计数可以包括同一天多次访问该平台的患者。

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呼吸计算患者控制区行动计划区17396次(2.72次pppw)。对照区患者最多，占47.71%(8300/ 17396)，其次为黄色区(23.90%，4158/ 17396)和红色区(6.40%，1110/ 17396)。在22.00%(3826/ 17396)的计算中，呼吸是否没有足够的信息来根据程序算法将控制区返回给患者呼吸平台(图3）.

呼吸发送50,939封电子邮件(7.96倍ppppw)提醒参与者服用控制器药物或在7天后不使用后返回平台。呼吸没有记录可能由用户生成的电子邮件回复。

跟踪患者登录平台的情况显示，在开始使用该平台的前4周内，使用率下降，此后使用率出现标准下降(图4)，其中67.5%(83/123)的参与者最初每周使用该平台，只有57.7%(71/123)的参与者在第45周使用该平台。图4展示了我们的患者登录数据以及艾森巴赫损耗曲线[28]。

进一步的使用分析显示了与患者行为相关的使用模式，呼吸功能，或者两者的交互。

• 一天中的时间:根据一天中的时间分析登录情况，发现有2个时间段的使用率增加(图5）.首先，在早上5点到10点之间，平台的使用率较高，这与大多数患者醒来并为一天做准备的时间相对应。其次，在晚上7点之后，使用率出现了一个戏剧性的高峰，这是一天中默认的时间呼吸系统邮件提醒是由应用服务器自动发送的。在12个月的研究中，每个月都有这一发现(图6）.
• 症状报告:评估杂志平台内的功能元素显示，好日子(无症状的一天)的报告数量大约是有症状的日子(图7)，这符合我们对哮喘控制良好的期望。
• 定期看医生:最后，根据控制者用药记录，在第26周和第52周，与预定的随访次数相对应，平台利用率有所增加(图8）.

对可能影响药物使用的患者因素的事后分析，包括年龄、教育水平、智能手机使用和哮喘控制表2。只有年龄(≥50岁)与较高的利用率相关。

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讨论

尽管移动医疗应用程序已经开发了十年，但仍然有有限的证据表明应用程序可以改善健康状况[29-31]。目前，有3项已发表的随机对照试验评估了为支持CSM而开发的面向患者的多功能哮喘应用程序。Liu等[32显示生活质量提高，控制性药物使用增加，肺功能改善(8%)，急诊服务使用减少。Merchant等人[33研究表明，螺旋桨健康哮喘平台可将短效β激动剂(SABA)的使用减少0.41次/天(对照组为0.31次)，将无SABA天数增加21%(对照组为17%)。相反，Ryan等人[34研究发现，与纸质监测系统相比，基于手机的监测并没有改善哮喘控制或患者的自我效能。在最近的一项试点研究中，我们对哮喘应用程序原型的体验显示，用户对该应用程序的满意度很高(80%的用户对该应用程序持积极态度，大多数用户希望在研究结束后继续使用该应用程序)，定期参与自我管理，并改善了哮喘相关的生活质量[35]。核心问题是，支持哮喘管理的移动医疗平台，比如呼吸是否有效仍然没有答案。我们断言，良好的平台设计是提出和回答这个问题的先决条件。

可用性、满意度和信心

患者对单个设计组件的满意度很高呼吸。他们评价呼吸可用性在经过验证的SUS上同样好，在标准李克特量表上也很高。的中心功能呼吸平台是根据患者的症状和峰值流量条目向患者提供实时动态的行动计划。该应用程序有效地将控制计算的动态区域返回给患者。呼吸患者确信计算出的评估是准确的。通过客观地测量控制，呼吸解决了长期以来阻碍行动计划在社区应用的障碍，即患者控制评估不准确的障碍。高估控制能力的患者不会按照规定启动他们的行动计划，因此不会体验到实质性的相关临床益处[5-8]。

的呼吸移动健康平台是教学时刻的重要推动者，通过发送50,939封提醒电子邮件和通过该平台传达19,678次哮喘控制和护理建议，在社区中充当提供者和患者之间的单向沟通桥梁。一项使用率调查表明，患者在收到这些电子邮件后，通过访问应用程序来回应这些通知，患者问卷调查表明，他们对护理和控制建议有信心。

应用程序使用

UCD的目标是创造和维持对平台的一定程度的坚持，因为坚持是积极的行为改变和改善健康结果的先决条件。尽管在易用性方面有很好的评价，并且对系统的满意度很高呼吸系统的实际平台使用量随着时间的推移大幅下降，这通常与描述电子健康部署中的流失率的审查相一致[28，36-38]。在他的开创性观点论文《消耗法则》中，艾森巴赫认为，需要建立一种有效的管理机制损耗学并建议测量、分析和讨论使用指标，以确定流失的原因[28]。的呼吸利用率曲线与Eysenbach有很大的不同，特别是在前4到6周的利用率急剧下降。我们评估了与平台利用率增加或减少相关的因素。

我们认为，在本研究中，利用率降低(减员)可能与人群和设计特征有关，包括技术熟练程度、患者疾病控制相对较好、医生监测较少，或者因为患者达到了预期结果(或正确的结果)数字量干预)。

技术理智

所有参与者都可以使用智能手机或电脑。虽然55.2%(76/138)的人口拥有智能手机，并表示对使用智能手机感到舒适或非常舒适，但三分之一的人没有智能手机，因此通过笔记本电脑、台式机或平板电脑访问平台。我们认为，非智能手机用户可能不太懂技术，导致使用率下降，尤其是前4周的使用率急剧下降。然而，我们的事后分析并没有发现使用手机和拥有智能手机之间的联系。

年龄及教育程度

我们认为较年轻的年龄和较高的教育水平可能会对利用率产生影响。我们没有发现使用率与教育水平之间的联系。在事后分析中，我们能够证明年龄在50岁及以上的人与更高的利用率显着相关。尽管在年轻人群中，一般应用程序的使用率更高，但我们推测，50岁以上的慢性疾病患者可能对自己的慢性疾病有更高的担忧，并且可能比年轻人群更能发现与健康相关的应用程序的价值。我们观察到，利用率的提高与一天中的时间、预期的医生就诊和电子邮件提醒有关。

良好的疾病控制

本研究患者的哮喘控制相对较好，这表明基线ACTs较高，与发作天数相比，良好天数百分比较高。我们没有一个具体的参与策略来激励患者在感觉良好时回到平台。其他作者认为，在疾病稳定的时刻未能吸引用户参与是影响疾病损耗的关键因素[39-41]。然而，我们的事后分析确实确定了利用率与ACT高分与低分之间的关联。

医生的监控

在这项研究中，患者在入组后仅接受了两次内科医生的评估。不频繁的监测可能增加了流失率。增加呼吸平台使用率与即将到来的6个月和12个月的诊所预约有关。Mohr等人将电子保健利用的增加描述为对预期的临床审查的响应，这是一种支持性问责制[42]和其他人的[43，44是影响持续服药的重要因素。监测效果直接影响患者对平台的参与程度以及他们坚持干预的程度。同样，提供一定程度反馈和同伴支持的电子健康平台似乎显示出更高的依从率[45]。定期临床审查以激励平台依从性的需求与支持书面哮喘行动计划的文献一致，其中疗效需要定期临床审查[14]。与6个月和12个月时用药报告增加有关的发现也表明，在一年中的大部分时间里，药物使用都被低估了。自我报告的药物使用情况可能少报实际使用情况[46]。新型蓝牙智能吸入器可自动记录药物使用情况47将在未来的发展中予以考虑呼吸。

患者达到了预期的结果

患者对呼吸， 63.8%(74/116)的受访者同意或强烈同意“呼吸应用对治疗我的哮喘很有帮助。”因此，有可能在一段时间后，患者达到了他们的个人目标，不再觉得有必要使用这个平台。

电子邮件提醒

增加呼吸平台利用率及时与电子邮件遵守提醒相关联。其他人则认为提醒是增强电子健康平台依从性和参与度的强大设计功能[48]，提醒参与者注意重要事件[19，49]，或者提醒他们他们错过的治疗方面[45]。虽然警报疲劳在长期干预中有描述，其中提醒会随着时间的推移而失去其影响[50，51我们在12个月的时间里证明了提醒的持续效果。

使用分析汇总

使用模式分析表明，医生访问和电子邮件提醒与使用率密切相关。一项事后分析发现，年龄在50岁及以上的人与较高的利用率显著相关。

限制

研究人群是来自具有专门哮喘项目的初级和专科诊所的方便样本，在入组时，患者的哮喘控制相对较好。因此，患者对应用程序的评估及其使用模式可能不能代表一般哮喘人群。自从这个项目完成后，原生应用已经在很大程度上取代了基于Web浏览器的应用，比如呼吸。原生应用平台性能的提高可能会对利用率产生积极影响，并减少流失率。

结论

我们遵循UCD方法进行开发呼吸是一个多功能哮喘CSM平台，其内容基于国际临床实践指南，符合国家隐私和安全规范，支持患者在家庭、工作和社区中积极参与慢性病管理。呼吸通过评估哮喘控制、实时获取动态行动计划、环境条件显示和空气质量风险降低信息，实现哮喘患者的自我管理和自我监测。哮喘患者报告了良好的可用性和高满意度，并对平台对哮喘控制的评估有信心。我们嵌入了平台分析，评估了使用率，并在已知患者特征的背景下检查了使用率模式。我们将使用率的提高与医生监测、电子邮件提醒和年龄在50岁及以上相关。展望未来，嵌入式应用分析与数据驱动设计相结合，将使移动医疗平台能够实时评估，使创新者能够在技术部署期间执行设计改进。

经验教训或对未来的考虑

随着我们的迭代开发呼吸基于经验教训，我们将寻求(1)利用平台内或面对面医患接触的监测效果来支持使用，(2)创建一个特定的策略，让患者在感觉良好时参与进来，并在他们变得不舒服时重新参与进来，(3)创建一个策略，专门支持年龄小于50岁的哮喘患者的依从性，(4)集成自动记录技术(智能或连接的吸入器)来捕捉实际的药物使用情况。(5)利用患者提醒对使用率的持续影响，(6)创造更具交互性的体验以增强平台的使用，(7)利用嵌入式应用分析，提供使用情况的持续评估，以便在平台部署期间执行设计改进，以及(8)开发下一个版本的呼吸使用原生iOS或Android应用的平台。