基于Android的老年認(rèn)知功能評價與訓(xùn)練系統(tǒng)

摘要：本論文基于Android系統(tǒng)，以經(jīng)典認(rèn)知功能測試量表和CHC認(rèn)知理論為依據(jù)，開發(fā)了一套適合老年人的認(rèn)知功能評價與訓(xùn)練的系統(tǒng)。該系統(tǒng)根據(jù)認(rèn)知理論和臨床量表自主設(shè)計評價，還提供可擴(kuò)展的訓(xùn)練任務(wù)庫，根據(jù)用戶需求，自主設(shè)計認(rèn)知功能訓(xùn)練項目，進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練。系統(tǒng)通過對115名實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證有效性和可靠性。此外，本系統(tǒng)完全基于移動平臺設(shè)計，可方便地應(yīng)用到家庭和社區(qū)家庭，并且能及時檢測老年人認(rèn)知能力衰退，預(yù)防認(rèn)知障礙的發(fā)生。

關(guān)鍵詞：老年人認(rèn)知障礙；認(rèn)知康復(fù)訓(xùn)練；CHC理論；Android系統(tǒng)

2012的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示截至2012年底，中國60歲及以上老年人口占總?cè)丝诘?3.7%，預(yù)計到2013年底，中國老年人口總數(shù)將超過2億，人口老齡化形勢嚴(yán)峻[1]。并且人口老齡化仍處于快速發(fā)展的階段。老年人由于行動能力下降、認(rèn)知衰退，給社會和個人家庭帶來嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)和精神負(fù)擔(dān)。

認(rèn)知功能是指人腦加工、儲存和提取信息的能力，即人們對事物的構(gòu)成、性能與他物的關(guān)系、發(fā)展的動力、發(fā)展方向以及基本規(guī)律的把握能力[2]。隨著年齡的增加，大腦的結(jié)構(gòu)和功能會發(fā)生正常的生理衰退，從而引起認(rèn)知功能的下降，某些老年疾病還會導(dǎo)致認(rèn)知功能嚴(yán)重障礙。其中阿爾茨海默病（Alzheimer's disease， AD）是一種中樞神經(jīng)系統(tǒng)原發(fā)性退行性變變性疾病[3]，其表現(xiàn)為各項認(rèn)知能力減退，情感和行為障礙，獨(dú)立生活和工作能力喪失，這些情感和行為障礙同樣也是患者致殘的原因，給社會和家庭帶來沉重的負(fù)擔(dān)。

認(rèn)知康復(fù)是一個對認(rèn)知能力的治療過程，目的是改善人的認(rèn)知能力，減輕和改善腦損傷導(dǎo)致的認(rèn)知障礙。腦功能學(xué)、神經(jīng)心理評價等學(xué)科理論是認(rèn)知康復(fù)的理論基礎(chǔ)。目前已有一些有效的認(rèn)知神經(jīng)康復(fù)手段，如刺激法認(rèn)知神經(jīng)心理法、重新學(xué)習(xí)法、生物反饋療法等等[4]，但這些認(rèn)知康復(fù)手段①要求高頻率地進(jìn)行，②需要去專門的康復(fù)醫(yī)院才能完成，這對失能或半失能的老年人來說帶來極大不便。因此，有必要開發(fā)一套適于家庭和社區(qū)醫(yī)院使用的老年認(rèn)知功能評價和訓(xùn)練系統(tǒng)。

本文針對老年人的認(rèn)知特點(diǎn)，基于Android平臺，以經(jīng)典認(rèn)知功能測試量表和CHC認(rèn)知理論為依據(jù)，設(shè)計一套針對老年人認(rèn)知功能評價與訓(xùn)練的系統(tǒng)。這對及時發(fā)現(xiàn)老年人認(rèn)知能力衰退，對性地進(jìn)行認(rèn)知障礙康復(fù)有重要的應(yīng)用價值。

1 系統(tǒng)平臺介紹

本系統(tǒng)將采用Google公司的Android系統(tǒng)開發(fā)，以經(jīng)典認(rèn)知功能測試量表和CHC理論為基礎(chǔ)，對老年認(rèn)知障礙患者進(jìn)行康復(fù)訓(xùn)練及評價。

Android是一種以Linux為基礎(chǔ)的開放源代碼操作系統(tǒng)，主要使用于便攜設(shè)備。本系統(tǒng)是基于的Android系統(tǒng)開發(fā)的，整個系統(tǒng)將在平板電腦或移動終端（如智能手機(jī)）上運(yùn)行，方便攜帶，以便測試人員攜帶設(shè)備進(jìn)入社區(qū)居民家中進(jìn)行測試，可以為行動不便的老年人進(jìn)行測試及訓(xùn)練，并且訓(xùn)練程序設(shè)計的難度將根據(jù)老年人的特點(diǎn)進(jìn)行調(diào)整。操作采用觸摸操作，操作簡潔，無需專業(yè)人員指導(dǎo)，方便普及。

2系統(tǒng)設(shè)計介紹

Cattell的流體-晶體智力理論和Carrol的三層智力理論所包含的主要能力非常類似[5]，這兩個理論模式的綜合能更好地理解人類認(rèn)知能力的結(jié)構(gòu)，為此McGrew和Flanagan提出了一個綜合模型，稱之為Cattell-Horn-Carroll流體-晶體理論，簡稱為CHC理論[6]。系統(tǒng)將根據(jù)CHC層次Ⅰ的分類，將認(rèn)知功能概括成：速度能力、記憶能力、注意力能力、靈活性能力、問題解決能力，見圖1。根據(jù)這個分類將設(shè)計針對這項能力的評價以及訓(xùn)練程序。

圖1 認(rèn)知能力分類

根據(jù)CHC理論，設(shè)計針對5項分類能力的評價訓(xùn)練程序。通過Java編程，實(shí)現(xiàn)基于Android系統(tǒng)的老年人認(rèn)知功能評價與訓(xùn)練系統(tǒng)。

2.1認(rèn)知功能評價系統(tǒng)評價部分將采用以臨床經(jīng)典量表和CHC理論為基礎(chǔ)建立評價方程實(shí)現(xiàn)。系統(tǒng)采用的量表如下：簡易智力狀態(tài)檢查量表(MMSE)[7]等。設(shè)計了10項測試項目，因此得到系統(tǒng)方程為（2.1）：

M=β+S1Z1+S2Z2+M1Z3+M2Z4+A1Z5+A2Z6+F1Z7+F2Z8+P1Z9+P2Z10（2.1）

其中為常數(shù)，ZX為10項測試分?jǐn)?shù)，S1、S2、M1、M2、A1、A2、F1、F2、P1、P2為系數(shù)。系統(tǒng)針對老年人特點(diǎn)，合理設(shè)計人機(jī)環(huán)節(jié)和輔助環(huán)節(jié)，人機(jī)環(huán)節(jié)，無需操作人員協(xié)助，測試者可以自行完成；輔助環(huán)節(jié)需要操作人員輔助測試者完成。

2.2 認(rèn)知功能訓(xùn)練針對老年人認(rèn)知功能設(shè)計，基于Android系統(tǒng)開發(fā)，根據(jù)以上結(jié)構(gòu)，系統(tǒng)設(shè)置了速度、記憶、注意力、靈活性、問題解決五類訓(xùn)練項(就圖2)，每類能力含有3個訓(xùn)練項目，總共15項訓(xùn)練項目。整個系統(tǒng)將在平板電腦或移動終端上運(yùn)行，方便攜帶，可以進(jìn)入社區(qū)醫(yī)院和家庭為老年人服務(wù)。

圖2 設(shè)計訓(xùn)練項目

3 實(shí)驗(yàn)及結(jié)論

為了建立系統(tǒng)評價方程，驗(yàn)證系統(tǒng)的有效性和可靠性，系統(tǒng)選取了115名實(shí)驗(yàn)對象。進(jìn)行系統(tǒng)評價方程建立、有效性、可靠性三組實(shí)驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)對象不重合。

3.1 系統(tǒng)評價方程本系統(tǒng)設(shè)計了與MMSE的對照試驗(yàn)。試驗(yàn)安排了60名試驗(yàn)對象，試驗(yàn)對象年齡53~84歲，女性32名，男性28名，正常人49名，認(rèn)知障礙患者11名，分別進(jìn)行MMSE試驗(yàn)和系統(tǒng)實(shí)驗(yàn)，統(tǒng)計得到MMSE與10項能力的效率分?jǐn)?shù)進(jìn)行多元線性回歸得到評價方程：

I=58.41+5[(-0.459)Z1+(-1.224)Z2+(0.42)Z3+(0.135)Z4+(0.226)Z5+(-5.071)Z6+(1.875)Z7+(1.564)Z8+(2.611)Z9+(-0.562)Z10]（3.1）

為了使系統(tǒng)分?jǐn)?shù)能夠更有效區(qū)別認(rèn)知能力差異，修改系數(shù)和斜率，能夠更加細(xì)致而全面的評價認(rèn)知能力，得到系統(tǒng)評價公式（3.1），因此進(jìn)行有效性、可靠性驗(yàn)證。

3.2 有效性為了驗(yàn)證系統(tǒng)有效性，實(shí)驗(yàn)安排了50名試驗(yàn)對象，實(shí)驗(yàn)對象年齡53~84歲，女性28名，男性22名，正常人35名，認(rèn)知障礙患者15名。將實(shí)驗(yàn)對象分成兩組：A正常人組，B認(rèn)知出現(xiàn)障礙組，并統(tǒng)計分析實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)，見表1。

根據(jù)系統(tǒng)設(shè)計，正常人和認(rèn)知障礙患者的區(qū)分分?jǐn)?shù)為60，低于60的為認(rèn)知障礙患者，高于60分的為正常人，根據(jù)表計算得到系統(tǒng)靈敏度為93.3%，特異性為97.1%，系統(tǒng)有效性較好。

3.3 可靠性為了驗(yàn)證系統(tǒng)可靠性性，實(shí)驗(yàn)安排了5名實(shí)驗(yàn)對象，實(shí)驗(yàn)對象年齡63~81歲，女性2名，男性3名，實(shí)驗(yàn)對象均為正常人。對每個實(shí)驗(yàn)對象進(jìn)行三次實(shí)驗(yàn)，在第一次進(jìn)行測試之后1h進(jìn)行第二次實(shí)驗(yàn)，再過5d進(jìn)行第三次實(shí)驗(yàn)。見表2。

從表2中得5名測試者三次實(shí)驗(yàn)結(jié)果差別較小，標(biāo)準(zhǔn)差小于1.32，最大差異為3%，說明本系統(tǒng)在時間軸上具有良好的可靠性。

本系統(tǒng)可以進(jìn)一步的修改訓(xùn)練項目，收集訓(xùn)練數(shù)據(jù)，進(jìn)過數(shù)據(jù)分析和程序參數(shù)調(diào)整以及實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證可以用設(shè)計的評價項目代替臨床經(jīng)典量表對患者做出評價。

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編輯/王海靜