基于Android系統(tǒng)的卒中后認(rèn)知障礙訓(xùn)練APP的開發(fā)

王巖，白艷杰，張銘

1. 河南中醫(yī)藥大學(xué) 康復(fù)醫(yī)學(xué)院，河南 鄭州 450046；2. 河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院 康復(fù)中心，河南 鄭州 450000

引言

腦卒中后認(rèn)知障礙（Post-Stroke Cognitive Impairment，PSCI）是神經(jīng)病學(xué)和康復(fù)醫(yī)學(xué)領(lǐng)域常見的功能障礙，常表現(xiàn)為記憶力、注意力、處理速度、視空間能力、語言和計算能力等的異常[1]。研究表明，認(rèn)知訓(xùn)練不僅能夠改善患者注意力、視空間、執(zhí)行等功能，還對卒中后患者的日常生活能力恢復(fù)有積極影響[2]。但傳統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練需要患者和照護(hù)者至醫(yī)院才能開展，且訓(xùn)練過程單調(diào)、枯燥，容易受到治療環(huán)境的影響，訓(xùn)練信息不易保存[3-4]，而開發(fā)基于Android的移動數(shù)據(jù)平臺是解決這一問題的有效途徑[5]。

隨著我國智能手機(jī)使用的持續(xù)深化，國家大力推廣在線醫(yī)療衛(wèi)生新模式，以智能手機(jī)為主體的移動應(yīng)用程序（Application，APP）在健康信息服務(wù)方面的應(yīng)用也越來越廣泛[6-9]，但與腦卒中有關(guān)的APP特別是腦卒中患者訓(xùn)練使用的APP卻較少[10]。因此，本研究提出開發(fā)一個基于Android系統(tǒng)的認(rèn)知訓(xùn)練APP，以期優(yōu)化PSCI患者的認(rèn)知訓(xùn)練方式，突破地域方面的限制，將優(yōu)質(zhì)的醫(yī)院資源延伸至患者家中，滿足患者認(rèn)知訓(xùn)練居家康復(fù)需求，改善患者訓(xùn)練體驗。

1 研發(fā)APP前期準(zhǔn)備過程

研究團(tuán)隊組建專家小組，包括2名康復(fù)醫(yī)學(xué)科副主任醫(yī)師、2名康復(fù)治療師長、2名康復(fù)醫(yī)學(xué)科護(hù)士長和2名軟件開發(fā)人員，目的在于提升研發(fā)認(rèn)知訓(xùn)練APP的科學(xué)性和專業(yè)性。

1.1 認(rèn)知訓(xùn)練APP需求分析

PSCI是卒中后患者常見的功能障礙，主要表現(xiàn)包括注意力不集中、計算力和記憶力下降、執(zhí)行力降低等，嚴(yán)重影響腦卒中患者的全面康復(fù)。開發(fā)APP的第一步是對PSCI患者、照護(hù)者和康復(fù)團(tuán)隊人員的需求進(jìn)行分析，它影響著APP的使用率。通過對患者和醫(yī)護(hù)人員進(jìn)行問卷調(diào)查和實地訪談后發(fā)現(xiàn)，PSCI患者需要通過APP進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練和認(rèn)知情況追蹤；康復(fù)團(tuán)隊人員需要通過APP獲取患者的認(rèn)知情況，并提供適合的治療方案；照護(hù)者需要通過APP實現(xiàn)與康復(fù)醫(yī)生的交流溝通。因此我們提取出認(rèn)知評估、認(rèn)知訓(xùn)練、認(rèn)知康復(fù)指導(dǎo)三個主要功能性需求；此外，APP還需滿足易操作、穩(wěn)定可靠和易使用等非功能性需求，將移動應(yīng)用和腦卒中后認(rèn)知診療相結(jié)合。

1.2 APP設(shè)計流程

考慮到PSCI患者認(rèn)知能力和行為能力方面的具體情況，在設(shè)計患者端的認(rèn)知評估和認(rèn)知訓(xùn)練模塊時以卒中患者直觀易用為主要原則，如主要操作手勢方面以點擊和滑動為主，采用較大字體、顏色鮮艷的圖片和有趣味性的動畫，將圖標(biāo)置于醒目的位置且放大觸控范圍，為PSCI患者進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練提供最大便利。

開發(fā)前康復(fù)團(tuán)隊與軟件開發(fā)人員進(jìn)行了6次商討，確定了希望該APP擁有的功能，并將這些功能按照實際需求分為具體的模塊，軟件開發(fā)人員在上述步驟完成后，將系統(tǒng)的功能一一列出，與康復(fù)團(tuán)隊成員確認(rèn)具體功能，通過表格、文檔、圖片或視頻的方式呈現(xiàn)并準(zhǔn)備素材，最后由軟件開發(fā)人員進(jìn)行軟件制作。設(shè)計流程如圖1所示。

圖1 認(rèn)知訓(xùn)練APP的設(shè)計過程

2 系統(tǒng)總體設(shè)計

為了建成一個規(guī)范有序的系統(tǒng)，我們在標(biāo)準(zhǔn)上統(tǒng)一組織，在平臺架構(gòu)上統(tǒng)一規(guī)劃，并嚴(yán)格遵循統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)、安全可靠、開放性設(shè)計和可擴(kuò)充設(shè)計的規(guī)則。

2.1 系統(tǒng)技術(shù)特點

該系統(tǒng)的技術(shù)特點是將Android平臺與Java語言相結(jié)合。Java為編程語言，從接口到功能，靈活多變。主要運用的是Activity之間的相互跳轉(zhuǎn)，然后利用Intent實現(xiàn)多個程序同時運行的效果。如果運行某個Activity的畫面被另一個Activity所取代，則當(dāng)前Activity停止。系統(tǒng)通過View類與xml（可擴(kuò)展標(biāo)記語言）將用戶界面放置在視圖窗口，通過注冊事件來完成相應(yīng)的功能。Java語言是一種作為靜態(tài)的面向?qū)ο缶幊陶Z言，極好地實現(xiàn)了面向?qū)ο罄碚摚哂泻唵涡浴⒚嫦驅(qū)ο笮汀⒖梢浦残浴⑵脚_無關(guān)性、安全性等優(yōu)點，本系統(tǒng)就是在Android平臺上使用Java語言的系統(tǒng)。

2.2 系統(tǒng)的硬件及軟件設(shè)計

認(rèn)知訓(xùn)練APP的硬件包括安卓手機(jī)移動終端、入侵防御系統(tǒng)設(shè)備、手機(jī)應(yīng)用服務(wù)器、交換服務(wù)器、業(yè)務(wù)系統(tǒng)服務(wù)器、數(shù)據(jù)庫服務(wù)器和集成平臺應(yīng)用服務(wù)器。

同時本研究采用WeX5移動開發(fā)平臺，確保成果保持通用不受限制[11]，采用模型視圖控制器（Model View Controller，MVC）設(shè)計模式，使數(shù)據(jù)和視圖分離，頁面描述和代碼邏輯分離，同時使用Web Service進(jìn)行系統(tǒng)集成和數(shù)據(jù)交換。選擇不同廠商和不同Android系統(tǒng)版本的智能手機(jī)作為測試環(huán)境進(jìn)行多次測試。

2.3 系統(tǒng)的業(yè)務(wù)流程設(shè)計

對PSCI患者進(jìn)行APP認(rèn)知訓(xùn)練的流程進(jìn)行梳理，見圖2。患者通過填寫姓名、電話號碼進(jìn)行注冊并登錄，登錄后進(jìn)一步完善患者基本信息，點擊APP首頁“認(rèn)知評估”模塊，在照護(hù)者的指導(dǎo)下進(jìn)行相關(guān)認(rèn)知評估，評估完成后的得分會實時更新至醫(yī)護(hù)端APP，醫(yī)生根據(jù)認(rèn)知評估量表得分編輯合適的認(rèn)知訓(xùn)練項目，并推送到患者的移動端供患者查看。患者訓(xùn)練一段時間后再次進(jìn)行認(rèn)知評估，重復(fù)此操作，最終患者認(rèn)知功能改善，結(jié)束認(rèn)知訓(xùn)練。

圖2 卒中后認(rèn)知訓(xùn)練APP系統(tǒng)業(yè)務(wù)流程圖

2.4 Web框架設(shè)計

Web框架包括Spring、Hibernate、Mybatis和EasyUI。其中Spring包括Spring 和Spring MVC，負(fù)責(zé)Web工程的對象注入和Hibernate的管理；Hibernate主要負(fù)責(zé)數(shù)據(jù)持久層的維護(hù)、事物的管理和關(guān)系型數(shù)據(jù)庫的關(guān)聯(lián)；MyBatis框架作為持久層進(jìn)行數(shù)據(jù)信息的封裝與存儲；EasyUI作為UI開發(fā)框架負(fù)責(zé)組件的集成，見圖3。與Android客戶端交互設(shè)計方面除了Spring MVC之外還需要HttpServletResponse和HttpServletRequest對象接收消息和反饋、使用Encoding對編碼信息中的中文字符進(jìn)行解碼。

圖3 Web框架設(shè)計

2.5 系統(tǒng)各功能模塊設(shè)計

卒中后認(rèn)知障礙訓(xùn)練APP平臺包含醫(yī)護(hù)端和患者端，治療過程中所有內(nèi)容都可以通過該APP進(jìn)行，即通過應(yīng)用程序?qū)崿F(xiàn)PSCI患者認(rèn)知評估、認(rèn)知訓(xùn)練、專業(yè)指導(dǎo)、醫(yī)患交流等康復(fù)流程的一體化。

2.5.1 患者端功能模塊

通過對患者的需求進(jìn)行多次的論證調(diào)查，患者端功能模塊主要分為認(rèn)知評估模塊、認(rèn)知訓(xùn)練模塊和輔助功能模塊，其功能主要包括：① 患者認(rèn)知功能的評估；② 患者認(rèn)知功能的訓(xùn)練；③ 患者、照護(hù)者與醫(yī)師、治療師等專業(yè)人員的溝通與交流等。具體模塊內(nèi)容及登錄界面如表1、圖4所示。

表1 卒中后認(rèn)知訓(xùn)練患者端APP功能模塊表

圖4 認(rèn)知訓(xùn)練APP登錄界面及主界面

2.5.1.1 認(rèn)知評估模塊

認(rèn)知評估模塊包含改良巴氏指數(shù)評定量表、蒙特利爾認(rèn)知評估量表、臨床癡呆分級量表、簡易智力狀態(tài)檢查量表、神經(jīng)精神癥狀問卷和總體衰退量表的測評。在每次認(rèn)知測評開始前，評估界面會有對該量表詳細(xì)、通俗易懂的測評標(biāo)準(zhǔn)和評分方法，以指導(dǎo)語和指導(dǎo)視頻兩種形式呈現(xiàn)，幫助家屬輔助患者進(jìn)行正確評估。患者或其家屬點擊對應(yīng)圖標(biāo)，平臺調(diào)用數(shù)據(jù)庫中相應(yīng)測試量表，評估完成后自動顯示評估分?jǐn)?shù)并傳送至醫(yī)生端，醫(yī)生據(jù)此對患者的認(rèn)知狀態(tài)進(jìn)行全面細(xì)致地分析并向患者發(fā)送認(rèn)知訓(xùn)練方案。

2.5.1.2 認(rèn)知訓(xùn)練模塊

接收認(rèn)知訓(xùn)練方案后，患者在陪護(hù)人員的指導(dǎo)下進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練，每個游戲都有相應(yīng)的訓(xùn)練簡介、訓(xùn)練幫助及訓(xùn)練目的，根據(jù)患者認(rèn)知能力高低有六種難度可供選擇。訓(xùn)練結(jié)束后APP將自動記錄訓(xùn)練日期和訓(xùn)練得分，以便后期醫(yī)生和治療師對患者訓(xùn)練項目進(jìn)行實時、有針對性的修改。另外，患者端還可與專業(yè)人員溝通交流、提醒患者進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練、跟蹤患者訓(xùn)練提高訓(xùn)練依從性。

2.5.1.3 輔助功能模塊

認(rèn)知訓(xùn)練提醒系統(tǒng)：當(dāng)需要進(jìn)行訓(xùn)練時，會出現(xiàn)提醒，顯示訓(xùn)練項目名稱、上次訓(xùn)練得分和訓(xùn)練時間。提醒時間可以設(shè)置為1 d內(nèi)的任意時間段，患者可以根據(jù)自己的情況來定制鬧鐘時間。

待處理提醒：此選項顯示當(dāng)天患者未經(jīng)確認(rèn)的提醒，以便在1 d結(jié)束時，患者可以確定是否進(jìn)行過訓(xùn)練，以防他們沒有隨身攜帶手機(jī)而忘記訓(xùn)練。

訓(xùn)練記錄：患者可以自我跟蹤前一天、一周、一個月甚至一個季度的訓(xùn)練依從性，為激勵患者使用該認(rèn)知訓(xùn)練APP，主菜單中顯示的游戲式生命條會根據(jù)訓(xùn)練依從率自動填充并改變顏色：高依從率（>90%，綠色生命條）；中等依從率（≤90%且≥80%，黃色生命條）；低依從率（<80%，紅色生命條）。

2.5.2 醫(yī)護(hù)端功能模塊

醫(yī)護(hù)端功能模塊主要分為信息模塊、個人中心模塊和輔助功能模塊。可實現(xiàn)康復(fù)專業(yè)人員在線與患者的溝通，并實時、跨場景、在線監(jiān)測患者的認(rèn)知訓(xùn)練情況，對認(rèn)知訓(xùn)練的管理和訓(xùn)練方案進(jìn)行及時的調(diào)整。

信息模塊包含患者問診記錄、治療方案、隨訪提醒3個部分。問診記錄包括患者初診和后期患者測評具體情況。治療方案：醫(yī)生可以編輯患者服用的藥物和進(jìn)行的康復(fù)治療項目。隨訪提醒顯示患者們的下一次預(yù)約隨訪情況，同時可將預(yù)約日期和手機(jī)日歷應(yīng)用程序綁定并在預(yù)約當(dāng)天顯示。每位患者隨訪界面右上方有“立即溝通”選項，可為康復(fù)醫(yī)師和治療師與患者在線交流提供便捷。

個人中心模塊分為我的資料、認(rèn)證資質(zhì)兩部分，用于醫(yī)護(hù)人員填充個人資料及醫(yī)療資質(zhì)的后臺認(rèn)證。

輔助功能模塊包括注冊、登錄。

3 認(rèn)知訓(xùn)練APP的應(yīng)用效果與分析

3.1 研究對象

軟件制成后，將開發(fā)設(shè)計的認(rèn)知訓(xùn)練APP應(yīng)用于2020年10月至2021年6月河南中醫(yī)藥大學(xué)第一附屬醫(yī)院康復(fù)中心確診的60例PSCI患者，并按照隨機(jī)數(shù)字表法將其隨機(jī)分成兩組：治療組和對照組。納入標(biāo)準(zhǔn)：① 符合《各類腦血管疾病診斷要點》[12]，均經(jīng)CT或MRI檢查確診為腦血管意外；② 存在注意、記憶、思維和言語等功能障礙，蒙特利爾認(rèn)知評估量表得分<26分；③ 生命體征平穩(wěn)，無意識障礙，聽理解可達(dá)兩步指令以上；④ 本人或法定監(jiān)護(hù)人同意并簽署知情同意書。排除標(biāo)準(zhǔn)：① 不符合納入標(biāo)準(zhǔn)者；② 心、肺、肝、腎功能嚴(yán)重障礙者；③ 依從性較差、不接受治療者；④ 有嚴(yán)重精神障礙或癡呆、癲癇無法合作者；⑤ 存在視力、聽力障礙者。兩組患者一般資料情況比較，差異無統(tǒng)計學(xué)意義（P>0.05），見表2。

表2 兩組患者一般資料情況比較（n=30）

3.2 研究方法

對照組采用傳統(tǒng)訓(xùn)練模式進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練活動，包括聽詞指圖、聽指令卡片分類、聽指令看公交車牌、修改病句等；治療組在對照組的基礎(chǔ)上運用認(rèn)知訓(xùn)練APP展開趣味化認(rèn)知訓(xùn)練，在照護(hù)者幫助下患者完成各項認(rèn)知功能評估，并根據(jù)醫(yī)生反饋的訓(xùn)練項目進(jìn)行認(rèn)知訓(xùn)練。兩組每次訓(xùn)練時間為30 min，1次/d， 6 d/周，共訓(xùn)練4周。

3.3 評價指標(biāo)

采用簡易精神狀態(tài)評價量表（Mini-mental State Examination，MMSE）評價患者的認(rèn)知功能，總分30分，得分越高認(rèn)知功能越好。腦卒中專用生活質(zhì)量量表（Stroke Specific Quality of Life scale， SS-QOL）評價患者的生活質(zhì)量，評分越高生活質(zhì)量越好。

3.4 統(tǒng)計學(xué)分析

采用SPSS 25.0對數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計學(xué)處理。計量資料采用（±s）描述，滿足正態(tài)分布的計量資料組間比較采用成組t檢驗，組內(nèi)比較采用配對t檢驗；不滿足正態(tài)分布的計量資料比較采用秩和檢驗。計數(shù)資料采用χ2檢驗。以P<0.05為差異有統(tǒng)計學(xué)意義。

3.5 結(jié)果

3.5.1 兩組患者訓(xùn)練前后MMSE得分比較

兩組治療前MMSE評分無差異（P>0.05），兩組治療后MMSE評分顯著增高（P<0.05），且治療組增高較明顯（P<0.05），見表3。

表3 兩組患者訓(xùn)練前后MMSE評分比較（n=30）

3.5.2 兩組患者訓(xùn)練前后SS-QOL得分比較

兩組治療前SS-QOL評分無差異（P>0.05），兩組治療后SS-QOL評分顯著增高（P<0.05），且治療組增高較明顯（P<0.05），見表4。

表4 兩組患者訓(xùn)練前后SS-QOL評分比較（n=30）

本研究中所開發(fā)的認(rèn)知訓(xùn)練APP有效改善了PSCI患者的認(rèn)知功能。同時APP中嵌入的遠(yuǎn)程醫(yī)患互動模式不僅有利于改善日益緊張的醫(yī)患關(guān)系，緩解醫(yī)療資源分配不均的問題，而且還能有效記錄并追溯腦卒中認(rèn)知障礙患者的認(rèn)知情況[13]。

4 討論與總結(jié)

目前我國移動醫(yī)療APP的應(yīng)用主要局限于信息的發(fā)布和采集，對于患者診療、治療等具體的操作仍然局限于指定的醫(yī)療機(jī)構(gòu)，移動醫(yī)療服務(wù)的多樣化作用并沒有真正發(fā)揮出來，尤其是對于慢性疾病和需要長時間進(jìn)行治療的疾病。在腦卒中后認(rèn)知障礙APP的研發(fā)設(shè)計方面，目前國內(nèi)外都處于初級探索階段。雖然出現(xiàn)了個別的腦卒中后患者訓(xùn)練指導(dǎo)應(yīng)用軟件，但大部分都集中在改善腦卒中患者的肢體障礙、日常生活能力和康復(fù)評定等方面[14-16]。“Care for stroke” APP通過視頻和文字兩種形式為患者提供康復(fù)鍛煉指導(dǎo)[17]。加拿大Capela等[18]開發(fā)了一款可借助傳感器監(jiān)測卒中后偏癱患者運動情況的APP，但隨著活動復(fù)雜程度的增加，該APP的敏感性會降低。國內(nèi)方面，常紅等[19]開發(fā)了一款可提高出院腦卒中患者自護(hù)能力、改善生活質(zhì)量的“醫(yī)護(hù)家”APP；另一款“癥狀管理”APP[20]主要用于患者住院后評估腦卒中三大癥狀風(fēng)險及嚴(yán)重程度，降低患者吞咽障礙及深靜脈血栓發(fā)生率；邵澤國等[21]設(shè)計的基于云和Rhapsody的腦卒中風(fēng)險管理信息平臺則主要是為腦卒中風(fēng)險管理提供一個有力工具。目前國內(nèi)外對腦卒中患者出院后認(rèn)知功能的關(guān)注較少，導(dǎo)致PSCI患者出院后的改善效果方面差強(qiáng)人意。所以，本文針對目前有關(guān)腦卒中軟件APP功能方面和服務(wù)方面出現(xiàn)的問題，結(jié)合現(xiàn)有的軟件開發(fā)技術(shù)，以PSCI患者的治療為研究基礎(chǔ)，提出設(shè)計一款使用簡單、成本低廉的能夠進(jìn)行認(rèn)知評估、認(rèn)知訓(xùn)練和醫(yī)患互動的認(rèn)知障礙診療移動APP，為居家PSCI患者提供一個良好的治療平臺，增加患者的居家認(rèn)知訓(xùn)練選擇。

經(jīng)測試證明，認(rèn)知訓(xùn)練APP可有效改善出院后PSCI患者的認(rèn)知功能，提升患者的生活質(zhì)量，且具有統(tǒng)計學(xué)意義（P<0.05），具有較好的實際應(yīng)用效果，可進(jìn)一步推廣至更多卒中患者的居家認(rèn)知康復(fù)中。本文開發(fā)的APP通過整合三甲醫(yī)院的優(yōu)質(zhì)資源，建立遠(yuǎn)程訓(xùn)練指導(dǎo)等跨區(qū)域的醫(yī)療支持系統(tǒng)，有利于提升優(yōu)質(zhì)資源的可及性，降低醫(yī)療成本。但本研究也存在一定的局限性：① 卒中患者多為高齡老年人，而認(rèn)知訓(xùn)練APP的使用在認(rèn)知評估和認(rèn)知訓(xùn)練方面依賴于照護(hù)者的幫助，照護(hù)者對患者認(rèn)知功能的關(guān)注度及反饋的及時性，可能會影響醫(yī)護(hù)端相關(guān)數(shù)據(jù)的獲取；② 在設(shè)計方面，由于研發(fā)設(shè)計人員并非是美術(shù)專業(yè)，在軟件的配色、亮度和整體構(gòu)圖方面美感欠缺；③ 該APP基于Android版本開發(fā)，無法支持更多的手機(jī)和移動端操作系統(tǒng)，未來還有待進(jìn)一步提高改善，以期設(shè)計出能夠支持不同手機(jī)系統(tǒng)的軟件。