《Proceedings of the Design Society》：Computational design tools for occupational therapists: a framework for integrating assistive technology design, customization, and prescription
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为残疾人提供有效的辅助技术（Assistive Technology, AT）具有挑战性，由于与用户需求不匹配，常导致产品弃用。职业治疗师（Occupational Therapists, OTs）在处方、调整和创建个性化AT方面发挥着关键作用，但技术性和市场
为残疾人提供有效的辅助技术（Assistive Technology, AT）具有挑战性，由于与用户需求不匹配，常导致产品弃用。职业治疗师（Occupational Therapists, OTs）在处方、调整和创建个性化AT方面发挥着关键作用，但技术性和市场性障碍使这项工作复杂化。计算设计工具可以支持OTs，但目前尚缺乏明确的设计指南。研究人员从四个案例研究中提炼出六项考量因素：工作流整合、直观界面、实时可视化、协作、定制化和安全性，以指导面向OTs的设计工具开发。
**研究背景与问题**
辅助技术（AT）的高弃用率问题已持续存在超过三十年，近期研究仍报告这一现象普遍存在。其核心原因在于AT设计与终端用户（即残疾人）的偏好、经验、期望及现实情境之间缺乏适配性，这凸显了适应性调整与个性化定制对于确保AT有效满足用户功能需求、环境要求及个人目标的紧迫性。职业治疗师（OTs）凭借其独特的临床知识、以用户为中心的护理理念和解决方案导向的专业能力，在AT处方、调整及亲手创建个性化辅助设备过程中处于核心地位。然而，OTs在实际工作中面临严峻挑战：一方面，消费级数字制造技术（如3D打印、激光切割）虽扩展了辅助设备生产的可能性，但其有效运用通常需要计算机辅助设计（CAD）和数字制造工作流方面的专业技术知识，这对新手和非专业制造者（包括OTs）构成了显著障碍；另一方面，OTs在推荐市售设备时，因AT市场呈现的跨学科性和碎片化特征，难以识别合适选项，且现有沟通方式局限于临时演示、纸质材料或在线图片，导致OTs难以确定最佳适配方案，而残疾人亦难以预见这些技术如何融入其家居环境。尽管计算设计工具在帮助OTs可视化、创建和处方技术方面展现出潜力，但其影响仍受更广泛系统性挑战的制约，且目前缺乏如何有效设计这些工具以支持OTs创建、调整和提供辅助设备的明确指导。
**关键技术方法**
研究人员基于四项设计研究项目，采用基于案例研究的方法，每项研究均与执业OTs进行迭代设计和可用性评估。研究通过远程或线下工作坊形式开展，参与者人数为12至15名OTs，单次时长35至75分钟；数据收集采用出声思维协议（think-aloud protocol）捕捉实时交互洞见，辅以半结构化访谈深入探究体验；后续还包含15至20分钟的评估阶段，对设计建议、制造输出及设备放置进行评价；定性数据经转录后采用主题分析法提取关于工具可用性、临床工作流整合、设计决策影响等方面的洞察。四项案例分别涉及：基于生成式人工智能（Generative AI）的AT设计与制造工具（整合MidJourney API的文本到图像生成与Meshy AI的图像到3D建模）、基于 Grasshopper 视觉参数化建模环境与 Human UI 的手柄定制工具、结合增强现实（Augmented Reality, AR）可视化预览的AT处方决策支持工具，以及用于居家环境中设备可视化与演示的AR工具。
**研究结果**
**AT设计与制造工具**：该生成式人工智能界面旨在帮助OTs设计满足个体功能需求的定制化AT。工具整合了文本到图像生成与图像到3D建模功能，配备与日常生活活动（ADLs）和工具性日常生活活动（IADLs）对齐的预设提示库与关键词选择系统。研究发现OTs对GenAI增强创造力、降低技术壁垒和促进实时协作的潜力表现出强烈热情，认为其可作为"创意催化剂"激发新想法并扩展设计思维，同时帮助弥合概念构思与制造之间的鸿沟。然而OTs也识别出挑战，包括对尺寸的控制有限、AI准确性不一致、3D打印设备及材料成本等障碍；参与者强调需要更灵活的输入选项（如从参考图像或扫描开始）以及更清晰的提示设计指导，尤为重要的是需要在临床使用前进行安全验证，确保AI生成模型经过 ergonomic fit（人机工效适配）、mechanical stability（机械稳定性）和 material suitability（材料适用性）审查。
**AT定制参数化工具**：该工具支持OTs为手部功能障碍者创建个性化AT解决方案。原型使用Grasshopper参数化建模环境与Human UI界面定制开发，提供48种握把模板，可调节整体尺寸、重量、表面纹理和材料选择等参数。研究发现OTs报告该工具直观易用，实时可视化、拖拽缩放功能及精确输入方法被识别为支持快速准确定制的关键特性。参数化输入促进了人机工效适配，打印后握把的随访评估确认了其适用性。OTs强调安全特性的重要性，包括材料选择和可调节尺寸以最小化不适或不当使用风险；3D打印技术的成本效益和效率也获得认可，平均约六小时的打印时间被认为在临床工作流中可接受。
**AT处方工具**：该决策支持工具旨在协助新手OTs为功能受限者推荐AT，通过任务特定提示和AR视觉预览提供结构化指导。研究发现OTs报告该工具直观易用，支持以患者为中心的实践并顺利融入现有临床工作流。实时指导、AR可视化和基于任务的提示被识别为促进准确、高效和以患者为中心推荐的关键特性。工具被认为可降低认知负荷和决策不确定性，集中式设备库、明确的理由说明和交互式预览等功能减少了搜索设备的时间并增强了推荐信心。
**AT提供AR工具**：该项目开发的决策支持工具协助OTs选择适当AT并在客户居家环境中可视化设备，支持独立临床推理和知情决策。工具开发历经迭代：第一版专注于扫描家庭环境和放置基础AT设备；第二版扩展了增强AR可视化、设备旋转和AT对比功能。研究发现AR可视化促进了与客户的协作，补充了现有临床工作流；在真实环境中显示设备帮助客户理解选项、表达偏好并提供反馈，并排可视化多个选项的功能尤为受重视。参与者强调该工具减少了不确定性、增强了信心并促进了以患者为中心的决策，AR演示支持共同决策，使客户能够积极参与选择适合其需求和家庭环境的AT。
**讨论**
基于四项案例研究的综合分析，研究人员提出面向OTs的计算设计工具发展框架，涵盖六项核心设计考量：无缝整合至临床工作流、设计直观且低门槛的界面、提供实时可视化与反馈、促进协作与共同创造、支持定制化与概念构思，以及优先保障安全性、人机工效与临床验证。这些考量反映了OTs在与客户工作过程中反复出现的需求和挑战。
研究人员将现有计算设计工具与传统OT工具（如测角仪、测力计、捏力计、手部描图纸等测量仪器，以及残疾手臂肩手问卷DASH等评估表格）进行了对比分析。传统工具虽广泛应用，但存在时间约束、工作负荷和工作流整合等障碍，且常依赖主观观察引入偏倚和不一致性，部分评估对某些客户群体缺乏验证，许多工具需要专门培训或经验才能有效使用，并普遍缺乏实时可视化、客户协作或系统文档记录等功能，从而增加了OTs的认知负荷和决策不确定性。相比之下，设计良好的计算设计工具可作为有前景的替代或补充方案，尤其是鉴于传统工具在可及性、便携性和灵活性方面的固有限制。
通过整合AI驱动自动化、参数化调整、AR可视化及结构化决策支持等功能（无论于单一平台还是跨可互操作工具），计算设计解决方案能够精简OT工作流、降低认知负荷并支持更系统化、基于证据的实践。AI可进一步通过从客户测量和功能档案自动生成个性化AT设计、基于既往案例建议设备修改、预测最佳适配性和功能性、以及通过自动化评估和推荐评分提供决策支持等方式辅助OTs。然而，OT参与对于确保计算设计工具充分发挥潜力至关重要；即便工具整合了上述功能，临床监督仍是保护终端用户的必要保障。遵循"不伤害"原则，OTs在验证设备安全性和有效性、平衡快速原型制作与医疗责任保护方面发挥着不可或缺的作用，其参与还有助于维护伦理实践并促进高风险情境（如临床环境中AT解决方案的设计与部署）中的韧性。通过贯穿设计和实施全过程的参与，OTs确保设计工具不仅高效、以用户为中心，而且安全、实用并与真实临床工作流对齐——这种技术创新与专业专长的结合对于创建真正支持临床医生及其客户的工具至关重要。
**研究结论**
研究人员通过历时六年开发的四项计算设计工具，识别了面向职业治疗师的辅助技术工具设计的六项关键考量：无缝整合临床工作流、直观可及界面、实时可视化与反馈、支持协作与共同创造、灵活定制化与概念构思，以及优先保障安全性、人机工效与临床验证。这些考量为发展实用、以患者为中心的AT工具提供了框架性指导，强调计算设计工具应支持而非替代临床专业知识，OT的持续参与对于确保技术工具的安全性、有效性和临床适用性具有不可替代的价值。
