综述：减轻康复中上肢劳损：脊髓损伤用户可拆卸双向推进装置可用性评估

本文针对脊髓损伤（SCI）患者上肢重复性劳损问题，开发了一款可拆卸双向（推-拉）手动轮椅推进模块。通过20名长期SCI用户的可用性评估（Cronbach’s α=0.927），证明该装置在易学性（4.82±0.20）、安全性（4.83±0.26）和效率方面表现优异，能有效分散上肢负荷（肩关节应力减少）。需优化装置重量（～8kg）、宽度及成本（普适性评分3.35±1.10），并配套结构化训练以促进临床推广。

　　

Abstract

研究旨在验证脊髓损伤（SCI）患者能否快速掌握可拆卸双向（推-拉）手动轮椅推进模块，并感知其安全性与接受度。20名成年SCI轮椅使用者（平均年龄59.4±11.2岁，轮椅使用经验20.1±12.3年）在10分钟适应训练后，沿20米室内走廊完成5次推和5次拉试验。采用45项7维度Likert量表（1=强烈不同意，5=强烈同意）评估可用性，量表内部一致性优异（Cronbach’s α=0.927）。所有维度中，易学性、安全性、用户满意度、有效性和效率评分均高于4.3分（5分制）。普适性评分相对较低，反映成本考量与场景适应性。最高分项为推进模式切换的易理解性，最低分项为考虑成本后的使用意愿。试验中无跌倒或卡压事件。结果表明，推-拉模块经简短培训后即直观、安全且高效，有望多样化上肢负荷模式并减轻手动轮椅使用者肩部劳损。部分参与者指出装置宽度、重量（～8kg）及成本相关挑战，提示需进一步优化设计和结构化培训资源。

IMPLICATIONS FOR REHABILITATION

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  可拆卸双向推进装置可通过多样化肌肉使用减轻脊髓损伤（SCI）轮椅使用者上肢劳损
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  系统操作直观，无需完全更换用户现有轮椅
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  结构化适应训练程序及减轻装置重量和宽度对支持长期采用和可用性至关重要
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  该装置可增强SCI患者日常移动独立性及安全性，尤其在社区环境中

Introduction

手动轮椅是行动能力受限者通过车轮移动并支撑身体的设备，可由用户或护理人员推动。标准手动轮椅需用户双手推动轮圈或车轮，包括前轮或后轮推进类型。脊髓损伤（SCI）患者经历广泛功能损伤后，通常终身依赖轮椅。手动轮椅占身心障碍者辅助设备使用率的15.2%，是该群体第二常用移动辅助工具。因此，轮椅是残疾者提升移动能力最常用辅助设备之一。

然而，SCI患者高度依赖上肢功能完成移动和压疮预防等重要活动。为独立移动，他们必须持续使用上肢操作手动轮椅，导致重复性上肢承重，引发疼痛和多种肌肉骨骼问题。手动轮椅推进期间，躯干肌肉神经控制受损迫使通过上臂代偿躯干稳定和运动，导致日常活动中肩部软组织过度使用。此外，手动轮椅推进的重复机械负荷使有限肌肉群承受过度应变。肩痛持续超过三个月会增加慢性肩痛风险，限制功能运动、减少休闲和工作活动参与，并因焦虑和抑郁降低生活质量。对SCI患者而言，肩部不仅对维持功能健康至关重要，更是实现独立生活和长期体力活动的关键。因此，损伤后早期阶段即强烈推荐开发减轻推进期间上肢负荷的手动轮椅，以预防和管理肩痛。

为减轻手动轮椅推进中上肢过度使用，已探索划船式、杠杆驱动和手柄式推进系统等替代策略。这些系统允许用户施力于拉动而非仅依赖重复前推。生物力学仿真研究表明，此类推进策略可重新分配肩部屈伸肌群需求，潜在减少关节压力并提高运动效率。然而，实际应用仍有限制。主要障碍包括系统重量增加（通常每侧2–4kg）、需更换整个车轮或车架，以及推进机制不直观导致切换回常规推模式困难。此外，多数现有研究聚焦实验室环境中的机械性能或关节动力学，尚无研究对长期手动轮椅使用者进行此类系统的多维度可用性评估。

在此背景下，我们开发了一款夹式双向推进模块，通过内部棘轮-齿轮机制实现向后拉动的前进运动，并支持通过拇指夹实现瞬时推?拉切换。常规单向驱动系统仅能通过前推运动推进，而此设计使向后拉动时也能前进，增强推进多样性。系统还配备推进模式切换机制，用户可通过调节安装夹（开关）上下轻松改变推进方法。该设计通过简单手部动作实现无缝模式转换，提升用户便利性。此轮椅集成两种推进方法，使用户在日常生活中保持平衡体力活动。

据此，对SCI患者进行可用性评估以验证设计有效性。本研究旨在识别双向推进系统手动轮椅的不适因素和改进领域，优化设计以供残疾者更高效使用。因此，本研究首次对SCI患者可拆卸推-拉推进系统的易学性、安全性、有效性、满意度及整体用户接受度进行量化评估。

Method

Study design

本研究采用无对照组单组单干预设计。所有参与者完成单次干预后评估，无基线测量或随访评估。此设计旨在受控环境中初步评估新开发双向推进系统的可用性和适用性，聚焦验证其安全性和功能特性。尽管该方法能高效收集初步数据并促进识别设计改进，但也存在局限性，包括无法评估随时间变化、与常规推进方法比较或将发现推广至更广泛手动轮椅用户群体。

Study procedure

研究流程包括产品开发、建立可用性评估标准、问卷制定、评估参与者遴选、执行可用性评估及识别产品改进领域。

Study participants

参与者数量基于Nielsen研究发现确定——3–5名参与者足以识别给定系统中超过80%的可用性问题。为拓宽潜在问题识别并包含不同特征用户，共招募20名参与者。合格参与者为通过康复医院和社区残疾组织识别的SCI手动轮椅使用者，采用目的性抽样确保年龄、性别和损伤水平多样性。

20名因SCI使用手动轮椅的参与者被招募。纳入标准：1）因SCI使用手动轮椅者；2）未通过专项训练计划参与竞技运动者；3）理解可用性评估问卷和工具并自愿同意参与者。排除标准：1）无SCI或其他神经肌肉疾病者；2）无法理解研究程序或遵循研究者指示者；3）有临床显著心理健康问题或认知障碍者；4）研究者判断不适合实验者及未成年人。研究获国家康复中心机构审查委员会（IRB）批准（NRC-2024-04-018）后实施。

Usability evaluation measurement tool

本研究评估所开发轮椅可用性，但广泛使用的工具如魁北克辅助技术用户满意度评估（QUEST 2.0）主要关注设备和服务满意度，限制了对特定功能、性能及可用性问题原因的评估能力。类似地，系统可用性量表（SUS）适用于评估整体产品可用性，但未包含辅助设备特定项目，难以反映此轮椅独特性。因此，开发定制化可用性评估量表以针对轮椅特定功能，包括推进模式切换和双向推进。开发过程涉及11位专家，含机械与工业工程教授、轮椅制造销售公司代表及有轮椅坐姿移动经验残疾者。量表显示高内部一致性（Cronbach’s α=0.927），表明是可靠评估工具。问卷分七类：易学性（6项）、安全性（10项）、有效性（2项）、效率（9项）、用户满意度（14项）、美学（3项）及成本效益（1项），共45项。

Usability evaluation procedure

驾驶实验完成后，参与者基于两种轮椅推进方法体验填写问卷。若参与者独立填写困难，研究者充分解释并代录回答。

驾驶实验在国家康复中心20米平坦室内走廊进行，确保受控标准化环境以进行初步可用性评估。此设置旨在最小化安全风险、减少参与者首次接触推进系统时的身体负担，并允许精确观察推进和模式切换性能而无环境混杂因素。参与者沿走廊直线路径推动轮椅，使用前推法和后拉法各完成5次试验。实验期间，参与者以自选舒适速度行驶以确保自然评估推进体验。

Data analysis

使用SPSS 30.0版进行统计分析。通过计算均值和标准差分析调查结果，采用Cronbach’s α系数评估项目内部一致性以检验信度。

Results

Participants’ general characteristics

可用性评估参与者平均年龄59.4岁，平均身高168cm，平均体重68.07kg，手动轮椅使用平均时长20.1年。

Usability evaluation

为评估信度，采用Cronbach’s α系数检验项目内部一致性。所有项目Cronbach’s α值为0.927（通常≥0.9视为高信度）。基于此，研究判定评估量表具高信度，并作为推导研究发现的基础。

Ease of learning

参与者对易学性评分极高，表明推进和模式切换方法直观且易于掌握。所有参与者报告能快速理解并执行所需操作。

Safety

安全性方面，参与者报告推进和切换过程中感知风险极小，如卡压、跌倒或受伤。多数参与者指出使用后拉方法时无身体卡压，无论是推进还是模式切换期间。两种情境下跌倒风险普遍感知较低。总体而言，参与者评价后拉推进方法高度安全。

Effectiveness

效率方面，多数参与者认为开关位置合适。但部分用户在精确控制移动方向时略有困难，这似乎源于对推进方法适应差异。

Efficiency

效率评分普遍较高，表明参与者认为后拉方法是有效推进机制。参与者报告开关位置合适，推进模式切换过程流畅且省时。但总体使用时间得分相对较低，提示部分用户在推进方法适应过程中遇到困难。

Satisfaction

参与者认为后拉方法在身体、心理和社会层面令人满意。他们感知方法身体舒适，推进和模式切换期间舒适度良好。尽管部分参与者初始适应困难，但表示习惯后愿意继续使用。轮椅还被认为提供稳定性和舒适性，参与者对其在社交和环境场景中使用的感知普遍积极。

Aesthetics

参与者对轮椅外观感知总体积极。但部分参与者对轮椅尺寸和重量评分较低，提示需改进这些方面。

Universality

参与者对轮椅普适性和经济可行性评价略负面。意见差异较大，评估受参与者当前所用轮椅价格影响。

Discussion

SCI手动轮椅使用者因推圈推进的重复性和单侧性，面临肩痛和上肢肌肉骨骼损伤高风险。本研究提出并评估了一款可拆卸双向推进系统，使用户能通过推拉手圈运动前进。用户在关键可用性维度（包括易学性、安全性、效率）积极评价该系统，表明高度可能整合至日常轮椅使用中。

量化上，推进系统展现强大可用性。易学性（4.82±0.20）和安全性（4.83±0.26）维度得分最高，表明用户认为设备直观且安全，即使经过短暂适应期。相反，普适性获最低平均分（3.35±1.10），反映对成本和可及性的担忧。这些结果凸显系统优势与局限，提供有价值用户驱动见解以指导临床环境外潜在应用。

从生物力学角度，推拉模式交替可减少特定肌肉群重复应变，此因素直接关联肩损伤风险。既往研究表明，拉式推进可重新分配肩关节负荷并减轻疲劳。本研究通过纳入用户可用性数据扩展这些发现，表明此类系统在生物力学有益的同时，经最少培训即功能上可接受。鉴于轮椅用户常视其设备为身体延伸，且适应新推进策略具心理挑战，此点尤具意义。因此，早期熟悉和渐进训练——包括视觉指导和结构化练习——对用户成功过渡至关重要。

另一显著挑战是推进系统尺寸和重量。与传统轮椅相比，所开发装置增加整体宽度，可能阻碍狭窄室内环境中的机动性。此外，额外～8kg重量引发对整体轮椅重量的担忧，影响运输便利性和长期使用中的身体疲劳。这与研究表明较重轮椅增加上肢劳损并降低推进效率一致。设计改进应优先更轻更窄框架，理想低于6kg，以增强实用效用而不折损结构完整性。

成本相关担忧亦成为显著障碍。用户比较原型与当前轮椅时报告潜在经济负担。尽管功能和安全优势受赞赏，经济可行性仍是采用关键。既往研究表明 affordability、耐用性和易维护性是辅助技术接受度的关键因素。因此，应探索成本效益制造策略和模块化产品配置以允许选择性升级，从而改进可及性。

本研究有两大主要局限。首先，评估限于平坦室内环境。为更好反映真实世界条件，未来研究应调查系统在不同地形（包括斜坡、不平坦表面和户外环境）的性能。其次，参与者限于SCI个体。尽管此同质性增强内部效度，但限制泛化性。未来研究包含其他移动障碍用户（如脑瘫、多发性硬化）将允许更广适用性并增强包容性设计努力。第三，尽管参与者数量（n=20）对可用性研究相对较大且足以识别多数可用性问题，仍存在泛化性局限。涉及更多样参与者的大规模评估将增强发现稳健性和外部效度。最后，尽管系统在短期临床评估中展示良好可用性结果，这些发现可能未充分捕捉长期真实世界使用中出现的潜在可用性变化或挑战。需进一步研究评估持续性能和长期用户体验。

总之，本研究首次对SCI手动轮椅用户可拆卸推-拉推进系统进行以用户为中心的多维度可用性评估。结果支持该方法的可行性、安全性和效率，同时识别关键改进领域——尤其是普适性、重量和成本。通过迭代设计和适应训练程序应对这些因素，可支持真实世界采用并有意义地贡献于减轻肩部负担和增强用户独立性。

Conclusions

为应对既往系统已识别的局限——如重量增加、操作复杂和低适应性——本研究开发了可拆卸双向推进系统并进行设计可用性评估。重要的是，此研究首次在经验丰富SCI轮椅用户中对此类系统进行多维度、以用户为中心的可用性评估。通过提供临床环境中以用户为中心的可用性证据，本研究扩展了当前超越生物力学仿真的知识体系。直观推-拉切换机制和可拆卸结构等功能获用户多维度积极反馈，表明既往系统关键短板得到有效缓解。尽管系统整体展示高可用性，亦识别关键改进领域，包括装置重量、宽度和成本，这些反映在普适性维度较低评分中。参与者还强调需结构化适应计划以缓解向拉式推进方法的过渡。共同地，这些结果为推进系统下一次迭代提供宝贵设计反馈，并证明在真实生活移动场景中整合双向推进的可行性。

未来努力应聚焦减轻装置重量和宽度、开发全面培训资源和优化成本效益以支持用户间更广泛采用。经进一步改进，系统具强大潜力以增强移动能力、减轻身体劳损并促进手动轮椅使用者的长期独立性。

Disclosure statement

作者声明无潜在利益冲突。