多媒体技术在心智指标分析中的应用研究

摘要

在65岁以上的老人中,痴呆症的发病率在6.6％以上。老人痴呆症可能造成体能下降、记忆力减退、日常生活能力衰退、卧床不起甚至死亡,因此,老人痴呆症会严重影响老人的身体健康和生活品质。本研究希望能够结合无线感测网络和多媒体技术,设计一套针对老人的心智指标分析系统。该系统能够及早侦测老人痴呆症,及早启动照护计划,并且能够在一定程度上锻炼老人的心智功能,达到延缓老人痴呆症发生的目的。
　　该系统由三部分组成:(1)资料收集部分:以 Fun Cube为主要互动工具,利用多媒体技术呈现游戏内容和游戏规则,收集受测者的操作步骤、错误次数和完成时间并将这些信息传递到云端服务器。此部分针对定向、工作记忆、专注力和处理速度等认知能力方面,一共设计和实现了11种游戏;(2)资料分析部分:云端服务器首先对收集到的数据进行字符串比对,筛查是否存在病毒,然后对其进行分析计算并存储各项心智指标量化结果。此部分用Aho-Corasick算法作为云端字符串对比算法,并利用多线程技术进行比对效率的加速;(3)资料反馈部分:建立一个医生可以访问的网页,向医生呈现受测者的操作步骤并自动筛查有认知功能障碍的高危险人群,提示医生提早启动照护计划。此部分利用Visual Studio软件进行网页设计,并对存贮的操作时间、操作步骤、正确性等数据进行提取和分析。
　　系统构建成功后,我们进行了三个实验:第一个实验为系统信效度的分析:评估本系统评估结果和传统纸本评估之间的关联性;第二个实验为系统满意度调查:利用科技接受模型(Technology Acceptance Model2，TAM2)问卷测试老人对本系统的科技接受程度。这两个实验于台湾长庚养生文化村进行。实验分为四个步骤:(1)实验前测:受测者签写受试者同意书,并测试简易精神状态量表(MMSE)和额叶功能评定表(FAB),两种问卷得分当作分组依据;(2)分组:将测试者随机分为A、B两组,并用MMSE检定两组在认知上是无差异的(即p>0.05),若有差异,则以人工调整分组至无差异;(3)第一次测试:A组做纸本MoCA测试,B组做Fun Cube心智游戏测试和TAM2问卷;(4)第二次测试:两个星期后,A、B两组交换。共招募了43位老人参与本实验,37人坚持完成了所有测试,其中27位是女性,10位是男性,平均年龄为77.9岁,平均教育年限为14.6年,MMSE平均得分为27.0分。在系统信效度方面,本系统评估结果和传统纸本评估之间的Pearson相关系数为0.78,属于强相关,说明本系统的评估结果是有一定可信度的;在系统满意度方面,使用意愿方面得分在5.6以上,认知有用性方面得分在5.33以上,认知易用性方面得分在5.7以上,娱乐性方面得分在5.88以上,主观印象方面得分在5.56以上,工作关联性方面得分在5.12以上,产出品质方面得分在5.88以上,效果验证方面得分在3.86以上,自愿性方面得分在5.98以上,喜好程度方面的得分是4.77。说明本系统对于老人有趣、简单易操作,并且有很强的吸引力。第三个实验为多线程技术在服务器上运行Aho-Corasick算法的效能分析。本实验在HP9000 Superdome服务器上运行,实验结果发现:相对于1个CPU,2个CPU能提升50.2%左右的效能,4个CPU能提升74.3%左右的效能。
　　本研究将无线感测网络和多媒体技术应用于老人心智功能评估,一方面开发了与传统纸本量表相关的游戏,改善传统纸本量表的缺点,协助医生及早发现老人痴呆症人群;另一方面开发并实现了一些认知功能训练游戏,藉此锻炼和提高老人认知功能,延缓老人痴呆症的发生与发展。

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第一章 绪论

1.1研究背景

1.2研究动机

1.3研究目的

1.4论文架构

第二章 文献调查

2.1痴呆症的脑部结构变化

2.2痴呆症的种类、影响及其临床评估量表

2.3大脑健身房的研究现状

2.4云端技术及入侵检测系统

2.5统计分析方法

2.6本章小结

第三章 整体方案设计

3.1认知能力

3.2游戏内容、分类及流程

3.3 XML

3.4系统整体框架

3.5 Fun Cube

3.6云端平台

3.7入侵检测系统

3.8本章小结

第四章 系统成果展示

4.1资料收集部分

4.2资料分析部分

4.3资料反馈部分

4.4本章小结

第五章 实验设计及结果

5.1实验设计

5.2实验结果

5.3本章小结

第六章 总结与未来展望

参考文献

发表论文和参加科研情况说明

致谢