一种基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法技术

一种基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，利用Tobii眼动仪获取受试者阅读两种医疗器械使用说明书时的眼动数据；选取五种和可用性评估相关联的眼动数据，作为分析认知活动和可用性指标；根据五种眼动数据与认知活动的关系构建数学模型，基于吸引度、搜索速度和搜索准确率三大标准评估说明书的使用效果；利用调查问卷评价眼动模型的合理性；利用单因素方差分析对在不同兴趣区下五种眼动数据的差异大小。利用多重比较法，结合眼动模型评估结果进行综合分析，得出不同类型兴趣区对于眼动数据的影响，提出可用性改进的意见。本发明专利技术具有高准确性、定量化特征，对于设计、改善此类说明书有较强的参考价值。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及人因工程领域，更具体地，涉及一种基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法。
技术介绍
概念清晰的书面使用说明在教会人们如何安全有效地使用医疗器械方面起着重要作用。可用性测试可以帮助识别使用说明的优点以及提供改进意见。然而，往往设计者认为可读性很强的信息，在预期用户看来却并非如此。医疗器械使用说明应当尽可能地易读，如设置粗体字等，并且利于用户从中有效提取信息，如设置表格和图片等。不同的设计会给说明书的有效性带来很大的影响。因此，针对医疗器械使用说明书，生产商需要进行可用性评估，从而确保使用说明是有效的，对防止用户因误读或漏读等而导致不良后果有着重要意义。以往，人因工程师和生物医学工程师多采用调查问卷和模拟操作的方法来进行可用性评估，没有定量的、精准的评价方法。现今，眼动追踪技术已被广泛地应用于各种领域的研究，从心理学、婴幼儿和阅读研究到神经科学和眼科视觉研究等。在可用性和市场研究领域，视觉追踪技术提供了一种独一无二的评估用户体验行为和对媒体信息的接收反应过程的方式。因此，眼动追踪技术已经被认为可用性评价最主要的方法之一，而眼动特征也是表征认知活动的重要性指标。本专利技术基于眼动技术，在眼动数据与可用性指标之间建立了一种定量、精准的关系及评价方法，从而为今后医疗器械说明书的可用性评价提供了一种可靠方法。
技术实现思路
本专利技术的目的，是利用眼动追踪技术，以及单因素方差分析等统计学数据处理方法，为医疗器械说明书可用性评估提供一套可行准确的方法。本专利技术是依据以下技术方案而实现的：通过一台Tobii TX 300眼动仪测试受试者阅读两种医疗器械使用说明书时的眼动数据。并将说明书分成不同的兴趣区(AOI)进行对比测试；在测得的所有数据类型中选取五种和可用性评估相关联的眼动数据类型，作为接下来分析受试者认知活动以及可用性的指标；根据选取的五种眼动数据和认知活动的关系构建数学模型并基于吸引度、搜索速度和搜索准确率三大标准初步评估说明书的使用效果；结合调查问卷并同时利用单因素方差分析(AOI)对不同兴趣区下的眼动数据组间差异分析和多重比较分析，同时计算出平方和、显著性、90％置信区间等数据，针对得到的初步结果进行验证，通过研究得出不同类型兴趣区对于眼动数据的影响。本次专利技术选取以下五种眼动数据数据作为分析依据：选取首次进入时间(Time to First Fixation)、首次注视时间长度(First Fixation Duration)、注视时间长度(Fixation Duration)、访问时间长度(Visit Duration)、访问点次数(Visit Count)作为分析用户在使用说明书时的认知活动以及考量说明书可用性优劣的指标。其中，首次进入时间是指被试用了多长时间第一次注视到一个兴趣区，即首次进入兴趣区的用时。时间的计算开始于包含兴趣区的刺激材料首次呈现时，结束点为当有被试的注视点出现在该兴趣区时。当使用兴趣区组时，时间的计算终点为被试的注视点出现在兴趣区组中的任何一个兴趣区中时。首次注视时间长度是指在兴趣区或兴趣区组中出现的第一个注视点的持续时间。使用兴趣区组时，统计的是在相应兴趣区组中的首个注视点的注视时间。如果直到记录的末尾被试都没有看过兴趣区，则首次注视时间长度值将不会被计算。注视时间长度指的是兴趣区(或所有属于兴趣区组中的兴趣区)中的每个注视点的持续时间。如果在记录过程中，被试回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。如果直到记录的末尾被试都没有看过兴趣区，则注视时间长度值将不会被计算。访问时间长度指的是对每次访问某个兴趣区的持续时间的统计(或兴趣区组)。访问是指一段从首个注视点出现在兴趣区中到下一个注视点移出兴趣区的这段时间片段。如果在记录过程中，被试回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。如果在到记录结束被试都没有看过兴趣区，访问时间长度值将不会被计算并且该记录将不会包含在描述性统记指标的计算中(如，计算被试群组的均值时)。访问点次数指的是对一个兴趣区或兴趣区组的访问次数。每次访问是指从首个注视点出现在兴趣区中到下一个注视点移出兴趣区。如果在记录过程中，被试回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。如果在到记录结束被试都没有看过兴趣区，访问点次数值将不会被计算并且该记录将不会包含在描述性统记指标的计算中。本专利技术利用AOI法对说明书材料的不同区域进行对照分析。其中，AOI是眼动实验刺激材料上被人为定义的区域。基于AOI的眼动数据可视化，可表示用户在AOI中消耗的注意时长，以及在不同AOI之间的访问与转移等情况。根据两款说明书中的不同字形、样式将它们分成以下四组兴趣区后进行对比分析：细体字组、粗体字组、图片组、表格组。本专利技术中的眼动模型建立基于三种指标：吸引度、搜索速度和搜索准确率。其中，吸引度Q的建立如下：首次进入时间W表征被试被吸引至相应AOI所需时间，时间越短，相应兴趣区对被试吸引度越大；而首次注视时间长度X越短，则被试对于该AOI的兴趣越高。故定义吸引度公式为：Q＝X+W，Q越小，则表示被试对于该AOI首次兴趣程度更高。搜索速度S的建立如下：注视时间长度Y表征认知过程的困难程度。注视时间越长表明受试者认知过程中困难程度越高。此前的实验已经验证，受试者在阅读文本材料的所花的时间要超过阅读图片材料的时间。计算出眼动轨迹首次进入该AOI至最后离开该AOI所历经的平均时间——注视时间长度Y的倒数：S＝Y-1，可知，注视时间Y越长，搜索速度S越低。搜索准确率A的建立如下：在阅读过程中，由于受试者经常由于当前注视点获取信息不足而重返上一个注视点的位置重新获取信息，此时这个新产生的注视点被称为“第一类回溯注视”；另一方面，由于本次注视时间过长而导致的疲劳也会造成被试重返其他注视点，此类注视点被称为“第二类回溯注视”。而两类注视点的产生都会造成访问时间长度V大于注视时间长度Y，且产生的越多，V就越大。但由于第二类回溯注视主要取决于人眼视觉感知的生理特性，在统计学上表现出一定的稳定性，故V的增大主要可视为是由于被试在阅读中无法获取足够信息导致的，故定义搜索准确率A为：A＝V/Y，可知当A大于1时，有回溯现象发生，而A越大，也表明搜索准确率越低。此外，除了上述的利用眼动模型对医疗器械使用说明书的初步性评估。本专利技术基于方差分析，提供了一种细致准确的可用性评估方法：利用单因素方差分析对在不同兴趣区(作为因素)下五种眼动数据(作为水平)的差异大小。在对在不同兴趣区(作为因素)下五种眼动数据(作为水平)利用单因素方差分析进行组间差异比较时，需要构造检验的统计量F并求出显著性。而对于F的计算则要先算出组间、组内平方和及其自由度。其中，平方和的计算如下：将测量得到的眼动数据根据以下公式计算出水平的均值以及所有观察值的总均值并计算出计算总误差平方和SST。 x i ‾ = Σ j 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将医疗器械说明书分成不同的兴趣区，通过一台TOBII TX 300眼动仪测试受试者阅读两种医疗器械使用说明书时的眼动数据；(2)从测得的眼动数据中选取五种眼动数据，作为分析认知活动和可用性指标；(3)根据五种眼动数据和认知活动的关系构建数学模型，基于吸引度、搜索速度和搜索准确率三大标准评估说明书的使用效果；(4)利用单因素方差分析不同兴趣区下五种眼动数据的差异大小；(5)利用多重比较法，结合步骤(3)的评估结果进行综合分析，得出不同兴趣区对于眼动数据的影响，提出可用性改进的意见。

【技术特征摘要】
1.一种基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将医疗器械说明书分成不同的兴趣区，通过一台TOBII TX 300眼动仪测试受试者阅读两种医疗器械使用说明书时的眼动数据；(2)从测得的眼动数据中选取五种眼动数据，作为分析认知活动和可用性指标；(3)根据五种眼动数据和认知活动的关系构建数学模型，基于吸引度、搜索速度和搜索准确率三大标准评估说明书的使用效果；(4)利用单因素方差分析不同兴趣区下五种眼动数据的差异大小；(5)利用多重比较法，结合步骤(3)的评估结果进行综合分析，得出不同兴趣区对于眼动数据的影响，提出可用性改进的意见。2.根据权利要求1所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述五种眼动数据包括首次进入时间、首次注视时间长度、注视时间长度、访问时间长度和访问点次数。3.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述首次进入时间是指受试者用了多长时间第一次注视到一个兴趣区，即首次进入兴趣区的用时；时间的计算开始于包含兴趣区的刺激材料首次呈现时，结束点为当有受试者的注视点出现在该兴趣区时；当使用兴趣区组时，时间的计算终点为受试者的注视点出现在兴趣区组中的任何一个兴趣区中时。4.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述首次注视时间长度是指在兴趣区或兴趣区组中出现的第一个注视点的持续时间；使用兴趣区组时，统计的是在相应兴趣区组中的首个注视点的注视时间。5.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述注视时间长度是指兴趣区或所有属于兴趣区组中的兴趣区中的每个注视点的持续时间，如果在记录过程中，受试者回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。6.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述访问时间长度是指每次访问某个兴趣区的持续时间的统计；访问是指一段从首个注视点出现在兴趣区中到下一个注视点移出兴趣区的这段时间片段；如果在记录过程中，受试者回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。7.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述访问点次数是指对一个兴趣区或兴趣区组的访问次数；每次访问是指从首个注视点出现在兴趣区中到下一个注视点移出兴趣区；如果在记录过程中，受试者回视了同一张刺激材料元素，刺激材料中的新注视点也会包含在该统计指标的计算中。8.根据权利要求1所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：所述不同兴趣区包括细体字组、粗体字组、图片组和表格组。9.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：以W表示首次进入时间，定义为受试者被吸引至相应兴趣区所需时间，时间越短，相应兴趣区对被试吸引度越大；以X表示首次注视时间，首次注视时间越短，则受试者对于该兴趣区的加工及认知难度越低、兴趣越高；以Q表示吸引度，定义吸引度为：Q＝X+W，Q越小，则表示受试者对于该兴趣区首次兴趣程度更高。10.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：以Y表示注视时间长度，定义为眼动轨迹首次进入一个兴趣区至最后离开该兴趣区所历经的平均时间，注视时间长度表征认知过程的困难程度，注视时间越长，表明受试者认知困难程度越高；以S表示搜索速度，则S为注视时间长度Y的倒数，S＝Y-1，注视时间Y越长，搜索速度S越低。11.根据权利要求2所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：以V表示访问时间长度，阅读过程中受试者经常由于当前注视点获取信息不足而重返上一个注视点的位置重新获取信息，这个新产生的注视点被称为“第一类回溯注视”；另一方面，本次注视时间过长而导致的疲劳也会造成受试者重返其他注视点，此类注视点被称为“第二类回溯注视”；两类注视点的产生都会造成访问时间长度V大于注视时间长度Y，两类注视点产生的越多，V就越大；但第二类回溯注视主要取决于人眼视觉感知的生理特性，表现出一定的稳定性，V的增大主要可视为是由于受试者在阅读中无法获取足够信息导致的；以A表示搜索准确率，定义为：A＝V/Y，可知当A大于1时，有回溯现象发生，而A越大，也表明搜索准确率越低。12.根据权利要求1所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：利用单因素方差分析比较在不同兴趣区下五种眼动数据的差异大小。13.根据权利要求12所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：以兴趣区作为因素，以眼动指标作为水平，对不同兴趣区下五种眼动数据利用单因素方差分析构造检验的统计量，计算水平的均值、误差平方和、全部观察值的总均值和均方。14.根据权利要求13所述的基于眼动技术的医疗器械说明书可用性评估方法，其特征在于：将眼动数据根据以下公式计算出水平的均值以及全部观察值的总均值并计算出总误差平方和SST： x i ‾ = Σ j = 1 n i x i j n i , ( i = 1 , 2 , ... , k ) ]]>式中，ni为第i个总体的样本观察值个数，xij为第i个总体的第j个观察值； x ‾ &...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈嘉绪，张少伟，周颖，杨昌玮，许贤春，胡文涵，陈秋婷，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31