DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-32496-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495239
تاريخ النشر: 2026-01-06
المؤلف: Tao Wang وآخرون
الموضوع الرئيسي: نشر وظيفة الجودة في تصميم المنتجات
نظرة عامة
تتناول هذه الدراسة الحاجة الملحة إلى حلول إعادة تأهيل فعالة لمرضى السكتة الدماغية، الذين غالبًا ما يواجهون حواجز كبيرة في الوصول إلى خدمات إعادة التأهيل التقليدية. إدراكًا أن المعدات التقليدية لإعادة التأهيل عادة ما تكون مركزية في المستشفيات ومكلفة، تهدف الأبحاث إلى تطوير جهاز إعادة تأهيل منزلي للأطراف العلوية يسمح للمرضى بالمشاركة في تدريب مستمر بشكل مستقل. يستخدم عملية التصميم منهجية منظمة، تبدأ بطريقة كاواكيتا جيرو (KJ) لتحديد احتياجات المستخدم، تليها عملية التحليل الهرمي (AHP) لتحديد أولويات هذه الاحتياجات بشكل كمي. ثم يتم استخدام طريقة نشر وظيفة الجودة (QFD) لترجمة متطلبات المستخدم إلى ميزات تصميم محددة، بينما يتم تقييم جدوى التصميم من خلال التقييم الشامل الضبابي (FCE).
تشير النتائج إلى أن الجهاز المقترح لا يسهل فقط المراقبة عن بُعد والإرشاد من قبل المتخصصين في الرعاية الصحية، بل يتكيف أيضًا مع برامج التدريب لتلبية احتياجات كل مريض فردي، مما يحسن نتائج إعادة التأهيل. يعزز دمج KJ وAHP وQFD في عملية التصميم رضا المستخدم ويوفر إطار عمل منظم لترجمة رؤى المستخدم إلى معايير تصميم قابلة للتنفيذ. لا يساهم هذا النهج فقط في تطوير معدات إعادة التأهيل المنزلية، بل يقدم أيضًا إرشادات قيمة للبحوث المستقبلية وجهود التصميم في هذا المجال.
مقدمة
تسلط المقدمة الضوء على التأثير العالمي الكبير للسكتة الدماغية، التي أصبحت سببًا رئيسيًا للوفاة والإعاقة طويلة الأمد، حيث تمثل 11% من الوفيات العالمية بين عامي 2000 و2019، وفقًا لمنظمة الصحة العالمية. في الصين وحدها، هناك حوالي 12.42 مليون فرد تتراوح أعمارهم بين 40 عامًا وما فوق تأثروا بالسكتة الدماغية، مع إحصائيات مقلقة تشير إلى حدوث سكتة دماغية جديدة أو متكررة كل 10 ثوانٍ ووفاة مرتبطة بالسكتة الدماغية كل 28 ثانية. من بين الناجين، يعاني حوالي 75% من إعاقات مختلفة، وخاصة خلل في الأطراف العلوية، حيث يواجه 40% إعاقات شديدة.
يؤكد النص على أهمية إعادة التأهيل في الوقت المناسب، والتي أظهرت أنها تعزز الوظيفة الحركية، وتحسن رضا المرضى، وتخفف الأعباء المالية المرتبطة بالرعاية طويلة الأمد. على الرغم من هذه الفوائد، يفتقر العديد من مرضى السكتة الدماغية إلى الوصول إلى خدمات إعادة تأهيل متسقة وفعالة، مما يؤدي إلى إعاقات مطولة. وبالتالي، تم تحديد تطوير جهاز إعادة تأهيل منزلي لاستعادة الأطراف العلوية كاستراتيجية حاسمة لمعالجة هذه التحديات وتحسين النتائج للناجين من السكتة الدماغية.
طرق
تركز منهجية هذه الدراسة على إعادة تأهيل مفاصل الكتف والمرفق، التي تعتبر حيوية للوظيفة الحركية لدى المرضى بعد السكتة الدماغية وضرورية للأنشطة اليومية (ADL). يتم استخدام جهاز تدريب إعادة تأهيل الأطراف العلوية لتوفير تدريب نشط مساعد، موجهًا الطرف المتأثر من خلال نطاقات حركة محكومة: ثني الكتف ومده (0-90°)، واختطاف الكتف وإضافته (0-60°)، وثني المرفق ومده (0-120°). تم اختيار هذه الحركات المحددة بسبب انتشارها في الإعاقات بعد السكتة الدماغية، مما يسهل كل من السلامة والانخراط بينما يسمح للمرضى ببذل جهد طوعي، مما يعزز التعافي الوظيفي.
تم الحصول على الموافقة الأخلاقية للدراسة من لجنة الأخلاقيات في معهد أنيانغ للتكنولوجيا، واتبعت جميع الإجراءات الإرشادات ذات الصلة. تم تجنيد المشاركين، الذين هم جميعًا بالغون وقد قدموا موافقة مستنيرة، من 15 فبراير 2022 إلى 20 مايو 2024. تركز الأبحاث على الجوانب المنهجية ولا تشمل دراسات على الأعضاء البشرية أو أنسجة الحيوانات أو كائنات حية أخرى.
نتائج
في قسم “النتائج”، تقدم الدراسة نتائج من مرحلة اكتساب احتياجات المستخدم، التي تهدف إلى تحديد وتحليل متطلبات مجموعة المستخدمين المستهدفة. من خلال مجموعة من الطرق النوعية والكمية، جمعت الأبحاث بيانات حول تفضيلات وسلوكيات ونقاط الألم لدى المستخدمين. كشفت التحليلات عن عدة مواضيع رئيسية تبرز الميزات والوظائف الحيوية التي يرغب بها المستخدمون، مما يبرز أهمية التصميم المتمحور حول المستخدم في عملية التطوير.
تشير النتائج إلى أن المستخدمين يفضلون سهولة الاستخدام، والوصول، والتخصيص في الأدوات التي يتم تطويرها. بالإضافة إلى ذلك، حددت الدراسة سيناريوهات مستخدم محددة توضح كيف يمكن أن تعالج الحلول المقترحة الاحتياجات المحددة بشكل فعال. تعتبر هذه الرؤى ضرورية لتوجيه مراحل التصميم والتنفيذ اللاحقة، مما يضمن أن المنتج النهائي يتماشى بشكل وثيق مع توقعات المستخدم ويعزز الرضا العام.
مناقشة
تسلط قسم المناقشة في ورقة البحث الضوء على التحديات التي يواجهها مرضى السكتة الدماغية في إعادة تأهيل الأطراف العلوية، خاصة بعد الخروج من المستشفى. أظهرت طرق إعادة التأهيل الحالية، مثل الواقع الافتراضي (VR)، والتحفيز الكهربائي الوظيفي (FES)، والروبوتات الهيكلية الخارجية، وواجهات الدماغ والحاسوب (BCI)، فعاليتها ولكنها تقدم أيضًا قيودًا، بما في ذلك مشكلات الانغماس، والتخصيص، والسلامة، والقدرة على التكيف مع احتياجات المرضى المتنوعة. تم تصميم العديد من أجهزة إعادة التأهيل للاستخدام في البيئات السريرية، مما يجعلها غير متاحة للاستخدام المنزلي، خاصة للمرضى الذين يعانون من صعوبات في الحركة أو موارد محدودة. بالإضافة إلى ذلك، فإن نقص التغذية الراجعة في الوقت الحقيقي وعدم قدرة الأجهزة الحالية على التكيف تعيق دافع المرضى وانخراطهم في برامج إعادة التأهيل.
لمعالجة هذه التحديات، تقترح الدراسة منهجية تصميم منظمة تدمج طريقة مخطط التوافق (KJ)، وعملية التحليل الهرمي (AHP)، ونشر وظيفة الجودة (QFD) لتطوير جهاز إعادة تأهيل منزلي للأطراف العلوية. يهدف هذا النهج إلى فهم وتحديد أولويات احتياجات المستخدم بشكل أفضل، وترجمتها إلى ميزات تقنية محددة للجهاز. تنظم طريقة KJ متطلبات المستخدم، بينما تقوم AHP بتحديد أهميتها، وQFD تربط هذه الاحتياجات بمعايير تصميم قابلة للتنفيذ. من خلال استخدام هذا الإطار الشامل، تسعى الدراسة إلى تعزيز عملية التصميم، مما يضمن أن جهاز إعادة التأهيل الناتج سهل الاستخدام وفعال ومخصص للاحتياجات الفريدة لمرضى السكتة الدماغية، مما يحسن في النهاية نتائج إعادة التأهيل وجودة حياتهم.
DOI: https://doi.org/10.1038/s41598-025-32496-8
PMID: https://pubmed.ncbi.nlm.nih.gov/41495239
Publication Date: 2026-01-06
Author(s): Tao Wang et al.
Primary Topic: Quality Function Deployment in Product Design
Overview
This study addresses the critical need for effective rehabilitation solutions for stroke patients, who often face significant barriers in accessing traditional rehabilitation services. Recognizing that conventional rehabilitation equipment is typically hospital-centric and costly, the research aims to develop a home-based upper-limb rehabilitation device that allows patients to engage in continuous training independently. The design process employs a systematic methodology, beginning with the Kawakita Jiro Method (KJ) to identify user needs, followed by the Analytic Hierarchy Process (AHP) to prioritize these needs quantitatively. The Quality Function Deployment (QFD) method is then utilized to translate user requirements into specific design features, while the feasibility of the design is assessed through Fuzzy Comprehensive Evaluation (FCE).
The findings indicate that the proposed device not only facilitates remote monitoring and guidance from healthcare professionals but also adapts training programs to meet individual patient needs, thereby improving rehabilitation outcomes. The integration of KJ, AHP, and QFD in the design process enhances user satisfaction and provides a structured framework for translating user insights into actionable design criteria. This approach not only advances the development of home-based rehabilitation equipment but also offers valuable guidelines for future research and design efforts in the field.
Introduction
The introduction highlights the significant global impact of stroke, which has become a leading cause of death and long-term disability, accounting for 11% of global mortality between 2000 and 2019, as reported by the World Health Organization. In China alone, there are approximately 12.42 million individuals aged 40 and above affected by stroke, with alarming statistics indicating a new or recurrent stroke every 10 seconds and a stroke-related death every 28 seconds. Among survivors, around 75% endure various impairments, particularly upper limb dysfunction, with 40% facing severe disabilities.
The text emphasizes the importance of timely rehabilitation, which has been shown to enhance motor function, improve patient satisfaction, and mitigate the financial burdens associated with long-term care. Despite these benefits, many stroke patients lack access to consistent and effective rehabilitation services, resulting in prolonged impairments. Consequently, the development of an in-home rehabilitation device for upper limb recovery is identified as a crucial strategy to address these challenges and improve outcomes for stroke survivors.
Methods
In this study, the methodology centers on the rehabilitation of shoulder and elbow joints, which are critical for motor function in post-stroke patients and essential for activities of daily living (ADL). The Upper Limb Rehabilitation Training Device is employed to provide active-assisted training, guiding the affected limb through controlled ranges of motion: shoulder flexion and extension (0-90°), shoulder abduction and adduction (0-60°), and elbow flexion and extension (0-120°). These specific movements were selected due to their prevalence in post-stroke impairments, facilitating both safety and engagement while allowing patients to exert voluntary effort, thereby promoting functional recovery.
Ethical approval for the study was obtained from the Ethics Committee of Anyang Institute of Technology, and all procedures adhered to relevant guidelines. The recruitment of participants, all of whom are non-minors and have provided informed consent, took place from February 15, 2022, to May 20, 2024. The research focuses on methodological aspects and does not involve studies on human organs, animal tissues, or other living organisms.
Results
In the “Results” section, the study presents findings from the user needs acquisition phase, which aimed to identify and analyze the requirements of the target user group. Through a combination of qualitative and quantitative methods, the research gathered data on user preferences, behaviors, and pain points. The analysis revealed several key themes that highlight the critical features and functionalities desired by users, emphasizing the importance of user-centered design in the development process.
The results indicate that users prioritize ease of use, accessibility, and customization in the tools being developed. Additionally, the study identified specific user scenarios that illustrate how the proposed solutions could effectively address the identified needs. These insights are essential for guiding subsequent design and implementation phases, ensuring that the final product aligns closely with user expectations and enhances overall satisfaction.
Discussion
The discussion section of the research paper highlights the challenges faced by stroke patients in upper limb rehabilitation, particularly after hospital discharge. Existing rehabilitation methods, such as virtual reality (VR), functional electrical stimulation (FES), exoskeleton robots, and brain-computer interfaces (BCI), have shown effectiveness but also present limitations, including issues of immersion, personalization, safety, and adaptability to diverse patient needs. Many rehabilitation devices are designed for clinical settings, making them inaccessible for home use, particularly for patients with mobility difficulties or limited resources. Additionally, the lack of real-time feedback and inadequate adaptability of current devices hampers patient motivation and engagement in rehabilitation programs.
To address these challenges, the study proposes a systematic design methodology that integrates the Affinity Diagram method (KJ), Analytic Hierarchy Process (AHP), and Quality Function Deployment (QFD) to develop a home-based upper limb rehabilitation device. This approach aims to better understand and prioritize user needs, translating them into specific technical features for the device. The KJ method organizes user requirements, while AHP quantifies their importance, and QFD maps these needs to actionable design criteria. By employing this comprehensive framework, the study seeks to enhance the design process, ensuring that the resulting rehabilitation device is user-friendly, effective, and tailored to the unique requirements of stroke patients, ultimately improving their rehabilitation outcomes and quality of life.