郭馨蔚，陶霖密

1. 北京科技大學(xué) 機(jī)械工程學(xué)院，北京 100083

2. 清華大學(xué) 計(jì)算機(jī)科學(xué)與技術(shù)系，北京 100084

輕度認(rèn)知障礙（MCI）是人口老齡化現(xiàn)象帶來(lái)的一個(gè)較為值得關(guān)注的人類健康問(wèn)題。進(jìn)入21 世紀(jì)以來(lái)，全球人口老齡化現(xiàn)象日益嚴(yán)重。1950 年全球老年人占總?cè)丝诒壤秊?%，2000 年為10%，預(yù)計(jì)到2050 年，全球老年人（60 歲以上）人數(shù)將會(huì)超過(guò)年輕人（15 歲以下）人數(shù)，老年人占總?cè)丝诒壤龑④S升至21%。毋庸置疑，人口老齡化勢(shì)必帶來(lái)人們對(duì)醫(yī)療需求的不斷增長(zhǎng)，而作為老齡化現(xiàn)象的重要問(wèn)題的MCI 越來(lái)越受到關(guān)注。MCI 是指有輕度的記憶或認(rèn)知方面的損害,其他認(rèn)知功能相對(duì)正常，主要基本特征是記憶損害。早期往往表征細(xì)微，但會(huì)逐漸發(fā)展直至嚴(yán)重阻礙了的正常生活。因此，識(shí)別各類認(rèn)知障礙、明確其癥狀并且知曉預(yù)防與治療方案是至關(guān)重要的。

MCI 測(cè)試是診斷和評(píng)價(jià)認(rèn)知功能減退的主要方法，面向MCI 的測(cè)試方法涵蓋了認(rèn)知的各個(gè)領(lǐng)域，其中，神經(jīng)心理測(cè)驗(yàn)是目前診斷和評(píng)價(jià)認(rèn)知功能減退的主要方法，也是作為腦健康診斷依據(jù)的重要手段之一。傳統(tǒng)的腦健康測(cè)試有20 多類題目[1]，診斷的方式為主試醫(yī)生與被試病人的一對(duì)一、面對(duì)面的測(cè)試。整個(gè)測(cè)試過(guò)程依托于一套完整的紙質(zhì)測(cè)試問(wèn)卷，主試醫(yī)生記錄病人的回答并打分。測(cè)試過(guò)程完全依賴于主試人員的自主判斷，因此使得主試醫(yī)生的培訓(xùn)過(guò)程十分漫長(zhǎng)。在臨床測(cè)試中，為了減少病人的測(cè)試時(shí)間，醫(yī)生往往會(huì)錄制病人回答，在測(cè)試結(jié)束后，通過(guò)回放錄音來(lái)評(píng)估。由于被試病人一般年齡較大，且身體情況各異，主試醫(yī)生需要根據(jù)被試病人的身體狀態(tài)分次進(jìn)行測(cè)試，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)病人記憶能力、語(yǔ)言能力、認(rèn)知能力以及邏輯能力的全面了解。然而，由于認(rèn)知系統(tǒng)和測(cè)試過(guò)程本身的復(fù)雜性，即使是經(jīng)驗(yàn)豐富、訓(xùn)練有素的?？漆t(yī)生，也需要數(shù)小時(shí)才能完成。所以，針對(duì)腦健康測(cè)試的應(yīng)用主要面向臨床研究展開(kāi)，日常門(mén)診尚未普及。

得益于信息技術(shù)的不斷發(fā)展，醫(yī)療健康技術(shù)的信息化已經(jīng)成為全球趨勢(shì)。2010 年Woodford等[2]提出了把認(rèn)知功能診斷電子化的想法，后人構(gòu)想了電子版測(cè)試的流程[3-4]。但是他們也僅僅是描繪了電子版的藍(lán)圖，并沒(méi)有真正的實(shí)現(xiàn)出這個(gè)構(gòu)想。傳統(tǒng)的蒙特利爾認(rèn)知評(píng)估量表（montreal cognitive assessment，MoCA）[5]也在其官網(wǎng)上增加了在線電子測(cè)試，并驗(yàn)證了遠(yuǎn)程測(cè)試[6]的效度。其目的在于提供給個(gè)人進(jìn)行自我診斷，但由于MoCA 過(guò)于簡(jiǎn)單，一般適用于測(cè)試阿爾茨海默病患者(Alzheimer disease，AD)。

自然交互[7-8]是指用戶可以基于已有的生活經(jīng)驗(yàn)和日常行為習(xí)慣直接與計(jì)算機(jī)互動(dòng)，其核心特征是用戶無(wú)需特地學(xué)習(xí)便可借助使用認(rèn)知完成任務(wù)。因此，結(jié)合上述背景，本文提出了一套基于自然交互的腦健康測(cè)試方法，目標(biāo)是實(shí)現(xiàn)腦健康診斷系統(tǒng)的智能化發(fā)展。通過(guò)自然交互的行為構(gòu)建，實(shí)現(xiàn)臨床醫(yī)生的便捷使用，同時(shí)使得MCI 患者能夠輕松操作，從而提高臨床診斷效率，為腦健康測(cè)試的智能化提供有力支撐。

1 相關(guān)工作

徐光祐等[9-11]早在本世紀(jì)初就指出，計(jì)算將無(wú)處不在，以日常生活中自然的方式與機(jī)器交互是信息社會(huì)發(fā)展的必由之路。在醫(yī)療領(lǐng)域，自然交互的應(yīng)用已有一些研究。Sun 等[12]提出了基于嘴唇運(yùn)動(dòng)的移動(dòng)設(shè)備交互方法，使得帕金森病人等具有手運(yùn)動(dòng)障礙的人群能夠更自如地使用移動(dòng)識(shí)別。Wang 等[13]提出了使用耳朵接觸觸摸屏的方法，為盲人群體提供基于觸摸屏的手機(jī)交互方法，使得盲人能夠通過(guò)耳朵和觸摸屏的接觸，在文本轉(zhuǎn)語(yǔ)音模塊的幫助下，實(shí)現(xiàn)和現(xiàn)代觸摸屏手機(jī)的流暢交互。Jabeen 等[14]提出基于觸摸屏的一鍵交互方法，設(shè)計(jì)并實(shí)現(xiàn)了一鍵交互移動(dòng)設(shè)備，使得帕金森、中風(fēng)等手顫抖的用戶能夠順利地使用移動(dòng)設(shè)備。

另外，由于認(rèn)知障礙人群在精細(xì)動(dòng)作方面具有一定的行為阻礙，文字輸入等行為對(duì)于他們來(lái)說(shuō)依然是低效且具有一定困難的。因此，通過(guò)交互設(shè)定來(lái)改善輸入障礙人群的輸入行為也具有一定的研究?jī)r(jià)值。Polacek 等[15]基于觸摸屏的輸入特征和特定人群的輸入問(wèn)題，綜述了近年來(lái)的研究成果并基于前人研究提出了新的建議。Jabeen等[16-18]提出了一鍵式交互的中文輸入方法，并建立了一鍵式拼音輸入的效率模型，使得目標(biāo)人群可以更加便捷、高效地完成輸入任務(wù)。

在面向MCI 人群的測(cè)試方法研究中，Buzzi 等[19]、Zhuang 等[20]以 及Klimova 等[21]提 出并設(shè)計(jì)面向MCI 人群在記憶、運(yùn)動(dòng)等方面輔助診斷及恢復(fù)訓(xùn)練方面的智能交互系統(tǒng)。Hill 等[22]通過(guò)實(shí)驗(yàn)研究驗(yàn)證了智能化認(rèn)知訓(xùn)練的可靠性，以及其對(duì)多種MCI 都具有有效的干預(yù)作用。

上述研究表明，通過(guò)交互設(shè)計(jì)的形式來(lái)改善并提升臨床領(lǐng)域的工作效率是一個(gè)重要的研究方向，智能交互技術(shù)和用戶行為的研究解決了特殊人群在人機(jī)交互中所面臨的諸多困難。但是，用于MCI 患者的自然交互方法的研究依然處于起步狀態(tài)。

2 基于自然交互的測(cè)試方法

腦健康測(cè)試是諸多MCI 診斷方法中的重要方式之一。本研究設(shè)計(jì)的用戶MCI 的測(cè)試系統(tǒng)的使用用戶分為2 類：主試醫(yī)生和被試患者。對(duì)立用戶會(huì)在同一時(shí)空中使用系統(tǒng)，為了提升測(cè)試效率，面向不同用戶的用戶界面會(huì)有區(qū)分。測(cè)試過(guò)程中，被試患者界面會(huì)載入待測(cè)試題目?jī)?nèi)容，主試醫(yī)生在引導(dǎo)病人進(jìn)行測(cè)試時(shí)，主試醫(yī)生界面會(huì)載入其所需記錄的信息。其中，醫(yī)生記錄的信息會(huì)在每完成一類題目后保存在數(shù)據(jù)庫(kù)中，并依據(jù)測(cè)試規(guī)則載入下一測(cè)試內(nèi)容。主試醫(yī)生在負(fù)責(zé)處理測(cè)試結(jié)果和整理分析數(shù)據(jù)的過(guò)程中，可對(duì)系統(tǒng)錯(cuò)誤修正或回溯。當(dāng)下的MCI 測(cè)試系統(tǒng)解決了主被試用戶間由于智力、認(rèn)知或任務(wù)的差異所造成的信息失效和數(shù)據(jù)操作等方面的挑戰(zhàn)，為交互方法的提出和實(shí)現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。

2.1 語(yǔ)音輔助交互的測(cè)試方法

人的認(rèn)知包括多種方面，在實(shí)際生活中，也表現(xiàn)出個(gè)體在各方面的能力不同。反映到認(rèn)知測(cè)試中，需要數(shù)十類的問(wèn)題來(lái)全面地測(cè)試個(gè)體認(rèn)知的各個(gè)方面，且每類大題都有自己的獨(dú)特的問(wèn)題和測(cè)試規(guī)則。其中，數(shù)字廣度測(cè)驗(yàn)（digital span test, DST）是一種測(cè)量記憶廣度的方法，由主試報(bào)出一串?dāng)?shù)字，被試根據(jù)試題的要求以順序或倒敘復(fù)述這串?dāng)?shù)字。測(cè)試的的結(jié)果分為3 種：數(shù)字和順序都正確，得2 分；數(shù)字正確而順序不正確，得1 分；若有數(shù)字缺失或者多了沒(méi)提到的數(shù)字，為0 分。相同長(zhǎng)度的數(shù)字串要重復(fù)測(cè)試，避免被試偶然的失誤對(duì)最終得分的影響。相應(yīng)地，主試需要掌握的規(guī)則為這3 種情況的組合，一般需要長(zhǎng)期的學(xué)習(xí)和實(shí)踐才能在測(cè)試中熟練運(yùn)用。數(shù)字記憶測(cè)試的最終得分為“最長(zhǎng)全對(duì)長(zhǎng)度”和“最長(zhǎng)得分長(zhǎng)度”。

針對(duì)復(fù)雜規(guī)則的情況，本研究探索了基于語(yǔ)音輔助交互的測(cè)試方法。將主試的測(cè)試指導(dǎo)語(yǔ)音和測(cè)試數(shù)字串預(yù)先錄制，在測(cè)試時(shí)，根據(jù)不同的任務(wù)節(jié)點(diǎn)，播放對(duì)應(yīng)的音頻。其次，基于語(yǔ)音識(shí)別技術(shù)（automatic speech recognition，ASR)和人工輔助的方法來(lái)記錄被試的回答。根據(jù)上述交互策略，如圖1 所示，為數(shù)字廣度測(cè)驗(yàn)的結(jié)果的呈現(xiàn)頁(yè)面。

圖1 數(shù)字記憶測(cè)試交互界面（測(cè)試過(guò)程截屏）

圖1 中，表格上方為測(cè)試字符串，灰色區(qū)域顯示了供選擇的數(shù)字，比正確答案的長(zhǎng)度多出2 列是考慮到MCI 病人的回答可能會(huì)比正常數(shù)字多出幾位。黃色表示正確的答案；如果順序錯(cuò)誤但數(shù)字正確，則用綠色表示用；完全錯(cuò)誤則用紅色表示。根據(jù)上述規(guī)則，主試可以對(duì)被試進(jìn)行提示，因此，在交互時(shí)加入計(jì)時(shí)功能，被試在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)沒(méi)有回答，則系統(tǒng)通過(guò)語(yǔ)音輔助系統(tǒng)播放語(yǔ)音提示，并在白色區(qū)域內(nèi)記錄語(yǔ)音提示的次數(shù)。

考慮到被試人員的口音、表意以及語(yǔ)音識(shí)別正確率等問(wèn)題，在正式的DST 測(cè)試中，會(huì)引入“測(cè)試助手”協(xié)助測(cè)試。“測(cè)試助手”根據(jù)終端顯示的數(shù)字和被試的回答核對(duì)結(jié)果，如果出現(xiàn)語(yǔ)音識(shí)別錯(cuò)誤，則需要根據(jù)聽(tīng)到的實(shí)際結(jié)果人工糾錯(cuò)。最后，黃色的“E”表示回答結(jié)束，“測(cè)試助手”不可再更改測(cè)試結(jié)果。

圖1 顯示了單次的數(shù)字倒序測(cè)試過(guò)程，測(cè)試初始，被試沒(méi)有理解倒序測(cè)試的要求，經(jīng)過(guò)提示完成了測(cè)試，因此系統(tǒng)顯示了2 次測(cè)試結(jié)果。第1 次用綠色的背景表示數(shù)字正確，但順序錯(cuò)誤。第2 次黃色背景的數(shù)字表示回答正確。而后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則自動(dòng)判斷，對(duì)長(zhǎng)度為2 的數(shù)字串進(jìn)行了重新測(cè)試。通過(guò)后進(jìn)入“長(zhǎng)度+1”的數(shù)字串測(cè)試，回答正確后，系統(tǒng)根據(jù)規(guī)則，直接跳過(guò)長(zhǎng)度為3 的數(shù)字串的測(cè)試，而進(jìn)入長(zhǎng)度為4 的字符串倒序測(cè)試，最后根據(jù)測(cè)試不斷增加數(shù)字串的長(zhǎng)度，直到回答錯(cuò)誤，根據(jù)規(guī)則終止測(cè)試。

2.2 紙筆交互的測(cè)試方法

視空間與執(zhí)行功能檢驗(yàn)也是常用的MCI 測(cè)試方式之一，通常是以手繪的方式操作完成測(cè)試，包括本頓視覺(jué)保持測(cè)驗(yàn)(Benton visual retention test, BVRT)[23]、連線測(cè)驗(yàn)（trail making test，TMT）[2]、畫(huà)鐘測(cè)試（clock drawing test, CDT）[24]等多種類型。本頓視覺(jué)保持測(cè)驗(yàn)，如圖2[2]所示，測(cè)試要求被試記住圖中的簡(jiǎn)單圖案，并在紙上畫(huà)出這個(gè)圖案。用于測(cè)試被試對(duì)于空間圖形的記憶能力、空間字符的認(rèn)知能力、常識(shí)認(rèn)知與記憶以及手眼協(xié)同的運(yùn)動(dòng)認(rèn)知能力等。圖3 顯示了一種連線測(cè)試，要求被試將圖中的數(shù)字1、2、3、4、5 和甲、乙、丙、丁、戊的字符之間，用直線連接。這類測(cè)試簡(jiǎn)單是只有數(shù)字，復(fù)雜的是數(shù)字和字符交替鏈接。圖4[24]是認(rèn)知測(cè)試中最著名的畫(huà)鐘測(cè)試，主試出一個(gè)時(shí)間，要求被試在圖中的表盤(pán)里畫(huà)上指針顯示主試所說(shuō)的時(shí)間，或者不給被試圖中的表盤(pán)，要求被試自己畫(huà)出表盤(pán)和指針。

圖2 本頓視覺(jué)保持測(cè)驗(yàn)

圖3 連線測(cè)驗(yàn)

圖4 畫(huà)鐘測(cè)試

這些認(rèn)知測(cè)試方法的共同特點(diǎn)是被試需要在指定區(qū)域畫(huà)出圖案，而從系統(tǒng)研發(fā)的角度分析，最便捷的交互方法是讓被試在移動(dòng)設(shè)備的觸摸屏上通過(guò)手指或觸控筆繪圖或連線。上述認(rèn)知測(cè)試可以通過(guò)系統(tǒng)中的畫(huà)布對(duì)象（canvas）、畫(huà)筆對(duì)象（paint）和顏色對(duì)象（color）來(lái)實(shí)現(xiàn)，并將畫(huà)圖結(jié)果以圖片格式保存，同時(shí)可以將用戶行為軌跡保存下來(lái)，以便后期處理和分析判斷。但是，部分神經(jīng)心理專家和MCI 老年患者都否認(rèn)了這個(gè)方案。神經(jīng)心理專家表示，在改變傳統(tǒng)的紙筆輸入的測(cè)試方式后，需要重新驗(yàn)證新的測(cè)試方法的效度。而MCI 測(cè)試的被試對(duì)象一般為老年人，他們學(xué)習(xí)能力較弱，且使用手指觸控的方式在屏幕上繪制圖案或是連線的意愿較低。此外，即使升級(jí)到電容筆，電容筆與玻璃表面的摩擦感受和紙筆摩擦仍存在差異。由于電容筆沒(méi)有筆尖，屏幕落點(diǎn)與界面顯示像素并非直接匹配，并且在實(shí)際的使用過(guò)程中體驗(yàn)也和紙筆有所不同。因此，這種需要一定學(xué)習(xí)成本的輸入方式勢(shì)必會(huì)影響測(cè)試結(jié)果的真實(shí)性與準(zhǔn)確性。

基于上述研究問(wèn)題與現(xiàn)狀，本文提出了基于數(shù)碼筆和普通紙張的自然交互方法。被試可以通過(guò)普通的圓珠筆在普通紙上繪圖來(lái)答題，無(wú)意識(shí)中實(shí)現(xiàn)了基于普通紙筆的電腦交互，極大地保留了測(cè)試的真實(shí)性與可靠性。

數(shù)碼圓珠筆是一種由圓珠筆芯、藍(lán)牙、微處理器、電池、USB 接口以及配套的定位接收頭等部分組成的一種具有普通筆的書(shū)寫(xiě)功能的電子設(shè)備。它既可以在普通紙上書(shū)寫(xiě)，也可以配備有定位裝置，實(shí)時(shí)顯示并獲取其在普通紙上書(shū)寫(xiě)時(shí)的電子軌跡。如圖5 所示，這是一種基于數(shù)碼圓珠筆的信息輸入交互裝置。在MCI 的測(cè)試過(guò)程中，被試使用數(shù)碼圓珠筆在普通紙上根據(jù)測(cè)試要求進(jìn)行連線，數(shù)碼圓珠筆的定位頭接收到數(shù)碼圓珠筆發(fā)出的信號(hào)后，通過(guò)藍(lán)牙傳輸把數(shù)碼圓珠筆相對(duì)于接收頭的位置、筆頭壓力傳感器的信息傳遞給電腦，得到(x,y,t,p)四維數(shù)據(jù)。其中，p為t時(shí)刻筆尖所受到的書(shū)寫(xiě)壓力。在測(cè)試過(guò)程中，系統(tǒng)根據(jù)輸入的四維數(shù)據(jù)以及預(yù)先的標(biāo)定數(shù)據(jù)，會(huì)在屏幕中實(shí)時(shí)地重繪書(shū)寫(xiě)的軌跡。這一過(guò)程是實(shí)時(shí)發(fā)生的，因此看上去就像是普通的圓珠筆在普通紙張上書(shū)寫(xiě)，同時(shí)同步到了平板或個(gè)人電腦上，并獲得軌跡信息。圖5 實(shí)驗(yàn)表明，紙筆的書(shū)寫(xiě)和屏幕上顯示的軌跡具有一致性。

圖5 紙筆交互測(cè)試（視頻截圖）

與數(shù)字廣度測(cè)試方法一樣，本研究同樣加入了語(yǔ)音輔助交互的模塊，系統(tǒng)會(huì)在測(cè)試過(guò)程中，提示被試起始位置，并在連線的過(guò)程中自動(dòng)檢測(cè)連線的轉(zhuǎn)折位置是否在合適的圓圈內(nèi)。如果轉(zhuǎn)折的位置不在圓圈內(nèi)，或者所選擇的圓圈錯(cuò)誤，系統(tǒng)都會(huì)播放主試的提示音來(lái)提醒被試注意。此外，在“畫(huà)鐘”等畫(huà)圖測(cè)試中，交互系統(tǒng)在提示被試開(kāi)始的同時(shí)，會(huì)在判斷到被試長(zhǎng)時(shí)間停滯時(shí)，提示被試?yán)^續(xù)畫(huà)圖。如果依然沒(méi)有繼續(xù)畫(huà)圖，則會(huì)提問(wèn)被試是否已經(jīng)完成畫(huà)圖。

3 可用性測(cè)試

為了測(cè)試和迭代交互方法和界面設(shè)計(jì)，本文采用可用性測(cè)試來(lái)對(duì)前文提到的兩類測(cè)試方法進(jìn)行全面的評(píng)估。在系統(tǒng)的實(shí)現(xiàn)中，語(yǔ)音交互和紙筆交互是兩大核心自然交互路徑，而語(yǔ)音輸入模塊本文采用了國(guó)內(nèi)已成熟的語(yǔ)音識(shí)別軟件，因此，本次可用性測(cè)試重點(diǎn)針對(duì)系統(tǒng)的使用對(duì)象“測(cè)試助手”來(lái)設(shè)計(jì)測(cè)試內(nèi)容，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的全面評(píng)估。

測(cè)試邀請(qǐng)了20 位用戶，分為G1 和G2 共2 組，作為“測(cè)試助手”分別對(duì)“語(yǔ)音輔助交互的測(cè)試方法”和“紙筆交互的測(cè)試方法”的可用性進(jìn)行測(cè)試。其中，G1 組的用戶沒(méi)有腦健康測(cè)試的背景知識(shí)，但對(duì)人機(jī)交互和智能系統(tǒng)具有深入的了解；G2 組的用戶即沒(méi)有腦健康測(cè)試的背景知識(shí)，也沒(méi)有人機(jī)交互領(lǐng)域的知識(shí)。具體測(cè)試包含3 個(gè)步驟：1）腦健康測(cè)試的概念和系統(tǒng)講解30 min；2）作為被試使用系統(tǒng)30 min；3）作為測(cè)試助手學(xué)習(xí)使用系統(tǒng)并對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行可用性評(píng)估。

評(píng)估從“測(cè)試助手”使用系統(tǒng)時(shí)的5 個(gè)方面展開(kāi)，用戶每完成一項(xiàng)任務(wù)，根據(jù)任務(wù)完成的時(shí)長(zhǎng)或操作體驗(yàn)給與評(píng)分：

1）學(xué)習(xí)時(shí)間測(cè)試：學(xué)習(xí)使用系統(tǒng)的時(shí)間少于10 min，5 分；時(shí)長(zhǎng)10～30 min，4 分；時(shí)長(zhǎng)30～60 min，3 分，時(shí)長(zhǎng)大于60 min，2 分；學(xué)不會(huì)或其他情況，1 分。

2）界面設(shè)計(jì)評(píng)估：界面清楚，易于理解，5 分；界面清楚，可以理解，4 分；界面含義模糊，有待改進(jìn)，2～3 分；界面不清楚，難以理解，1 分。

3）界面使用評(píng)估：界面操作方便，非常好用，5 分；界面操作方便，可以使用，4 分；界面操作困難，有待改進(jìn)，2～3 分；界面不好用，難以操作，1 分。

4）開(kāi)機(jī)情況測(cè)試：開(kāi)機(jī)后進(jìn)入系統(tǒng)就能使用，無(wú)需額外設(shè)置，5 分；開(kāi)機(jī)后進(jìn)入系統(tǒng)就能使用，但需要簡(jiǎn)單的設(shè)置，4 分；開(kāi)機(jī)后需要多種設(shè)置或輸入?yún)?shù)才能使用，3 分；開(kāi)機(jī)后需要復(fù)雜的設(shè)置才能使用，設(shè)置有一定困難，2 分；開(kāi)機(jī)后未完成設(shè)置，1 分；

5）系統(tǒng)硬件測(cè)試：硬件使用方便，操作流暢，5 分；使用方便但操作有些卡頓，4 分；硬件過(guò)大，難以操作，3 分；硬件過(guò)小，看不清楚，難以操作，2 分；硬件無(wú)法使用，1 分。

測(cè)試結(jié)果（表1）顯示，學(xué)習(xí)時(shí)間的得分普遍不高，平均學(xué)習(xí)時(shí)間超過(guò)了0.5 h。由于基于數(shù)碼圓珠筆和普通紙張的智能交互畫(huà)圖系統(tǒng)對(duì)測(cè)試助手的要求十分簡(jiǎn)單，在原型階段的測(cè)試中，被測(cè)用戶均能在數(shù)分鐘之內(nèi)學(xué)會(huì)被試使用的基于數(shù)碼圓珠筆和普通紙張的智能交互畫(huà)圖系統(tǒng)，當(dāng)前結(jié)果與原型階段的預(yù)實(shí)驗(yàn)有較大的差異。因此，在實(shí)驗(yàn)結(jié)束后，針對(duì)2 組的評(píng)分進(jìn)行了半結(jié)構(gòu)訪談。訪談中發(fā)現(xiàn)，不論有無(wú)經(jīng)驗(yàn)，G1 和G2 組用戶均能在10 min 之內(nèi)學(xué)會(huì)使用測(cè)試系統(tǒng)，訪談反饋與原型測(cè)試的結(jié)果一致。究其根本，發(fā)現(xiàn)部分用戶將培訓(xùn)時(shí)間或被試者學(xué)習(xí)時(shí)間一同計(jì)入了學(xué)習(xí)時(shí)間，因此而造成了學(xué)習(xí)時(shí)間普遍超過(guò)0.5 h。

表1 可用性測(cè)試評(píng)分表

實(shí)驗(yàn)結(jié)果還表明，“紙筆交互”的“開(kāi)機(jī)情況”得分不足3 分，在半結(jié)構(gòu)訪談中知曉，部分被測(cè)用戶的藍(lán)牙沒(méi)有自動(dòng)連接，需要手動(dòng)連接；部分被測(cè)用戶不會(huì)使用定位標(biāo)注，尤其是對(duì)于G2 組不具備人機(jī)交互領(lǐng)域知識(shí)的用戶來(lái)說(shuō)，設(shè)備的無(wú)響應(yīng)或不準(zhǔn)確，會(huì)嚴(yán)重影響用戶在使用過(guò)程的體驗(yàn)。

可用性測(cè)試表明，系統(tǒng)的主要問(wèn)題集中在基于紙筆交互的系統(tǒng)中，藍(lán)牙圓珠筆和系統(tǒng)的連接仍需改進(jìn)，而點(diǎn)位標(biāo)注對(duì)于普通人而言難以理解。針對(duì)交互問(wèn)題，本研究將在后續(xù)的實(shí)驗(yàn)中選取更多不同廠家和型號(hào)的設(shè)備進(jìn)行測(cè)試。針對(duì)點(diǎn)位標(biāo)注的問(wèn)題，則在后續(xù)的系統(tǒng)改進(jìn)中，重新設(shè)計(jì)了畫(huà)圖測(cè)試，在紙上打印接收器的位置，測(cè)試助手只需要將電子圓珠筆的按照紙上的位置進(jìn)行固定即可，不再需要在每次開(kāi)機(jī)后進(jìn)行定位標(biāo)注。

4 結(jié)論

MCI 測(cè)試是基于對(duì)認(rèn)知各方面數(shù)據(jù)的測(cè)評(píng)與分析，也是作為腦健康診斷依據(jù)的重要手段之一。隨著中國(guó)老齡化的進(jìn)展，腦健康的測(cè)試需求將不斷增加。本研究借助自然交互的手段，探索了將傳統(tǒng)紙質(zhì)MCI 診斷智能化的可行性方案。

1）在數(shù)字廣度測(cè)試中，基于語(yǔ)音識(shí)別的數(shù)字輸入，構(gòu)建了基于語(yǔ)音輔助交互的智能判斷系統(tǒng)。通過(guò)對(duì)被試在測(cè)試過(guò)程中響應(yīng)時(shí)長(zhǎng)等多重變量的智能分析，來(lái)判斷被試的行為。此外，通過(guò)語(yǔ)音提醒，給出相應(yīng)的測(cè)試指導(dǎo)，以此實(shí)現(xiàn)數(shù)字廣度測(cè)試系統(tǒng)的構(gòu)建。

2）在視空間與執(zhí)行功能測(cè)試中，本研究提出了基于傳統(tǒng)紙筆的自然交互方法，實(shí)現(xiàn)了使用數(shù)碼圓珠筆和普通紙張的圖形交互輸入。測(cè)試過(guò)程中，基于筆的運(yùn)動(dòng)軌跡、停頓位置等因素，智能分析并判斷被試的行為，實(shí)現(xiàn)了基于普通紙筆的視空間與執(zhí)行功能測(cè)試系統(tǒng)。

3）在可用性測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，驗(yàn)證了基于自然交互的MCI 測(cè)試系統(tǒng)的有效性，并根據(jù)可用性問(wèn)題進(jìn)一步探索交互設(shè)備的兼容性和可學(xué)習(xí)性問(wèn)題。在不斷迭代的過(guò)程中，基本實(shí)現(xiàn)了基于自然交互的MCI 測(cè)試系統(tǒng)研發(fā)的目標(biāo)。

4）本研究結(jié)論依托于人機(jī)交互技術(shù)的發(fā)展與智能算法的應(yīng)用，一定程度上實(shí)現(xiàn)了傳統(tǒng)MCI 測(cè)試的智能化發(fā)展，回應(yīng)了人口老齡化過(guò)程中不斷增長(zhǎng)的腦健康測(cè)試的需求。

基于自然交互的MCI 測(cè)試系統(tǒng)的應(yīng)用，使得腦健康測(cè)試成為一種全民可學(xué)、可用的健康測(cè)試系統(tǒng)。智能交互賦能傳統(tǒng)臨床實(shí)踐，為提高全民腦健康發(fā)展貢獻(xiàn)微薄之力的同時(shí)，提升了檢測(cè)效率與準(zhǔn)確性，緩解了醫(yī)護(hù)人員繁復(fù)性的日常工作，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)人民生活的改善。