面向腦癱兒童手功能康復(fù)的游戲化醫(yī)療產(chǎn)品設(shè)計(jì)研究

摘要：本文首先對(duì)腦癱兒童手功能康復(fù)研究現(xiàn)狀、游戲化在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用進(jìn)行深入分析，提出游戲化設(shè)計(jì)在腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練中的意義及作用。其次，對(duì)腦癱兒童的學(xué)習(xí)、心理及游戲偏好等特征及腦癱兒童手功能康復(fù)的需求進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，將腦癱兒童康復(fù)需求轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的游戲化特征及相應(yīng)的設(shè)計(jì)要素，對(duì)腦癱兒童上肢康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作需求及其姿態(tài)、動(dòng)作特征進(jìn)行分解，得到腦癱兒童上肢康復(fù)訓(xùn)練姿態(tài)及動(dòng)作特征模型，并提出腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架和游戲化設(shè)計(jì)元素。最后，依據(jù)該設(shè)計(jì)框架，通過(guò)聲、光、形、色等設(shè)計(jì)元素，結(jié)合腦癱兒童動(dòng)作模型，設(shè)計(jì)出一款基于作業(yè)療法的針對(duì)腦癱兒童心理及行為認(rèn)知特征的旋轉(zhuǎn)載具障礙訓(xùn)練器。本文的研究證明了用游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的可行性。游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)的康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品能提升腦癱兒童康復(fù)訓(xùn)練的參與度與專注力，促進(jìn)腦癱兒童手功能的康復(fù)及心理認(rèn)知功能的改善，有助于腦癱兒童實(shí)現(xiàn)生活自理，減輕家庭負(fù)擔(dān)，早日回歸校園、回歸社會(huì)。

關(guān)鍵詞：手功能康復(fù);游戲化;醫(yī)療產(chǎn)品;產(chǎn)品設(shè)計(jì);腦癱兒童

中圖分類號(hào)：TB472 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1004-9436（2021）12-0-02

1 研究背景

我國(guó)有400萬(wàn)～500萬(wàn)腦癱兒童，且每年約有4萬(wàn)新增患兒。腦科學(xué)研究表明，大腦的發(fā)展有一個(gè)關(guān)鍵期，所以腦癱兒童越早接受科學(xué)、合理、有效的康復(fù)訓(xùn)練越好。絕大多數(shù)腦癱兒童伴有手功能障礙，手功能障礙不僅會(huì)對(duì)腦癱兒童的日常生活和社會(huì)生活造成影響，而且會(huì)進(jìn)一步阻礙腦癱兒童其他功能的發(fā)育。腦癱兒童手功能障礙的康復(fù)訓(xùn)練是腦癱兒童康復(fù)訓(xùn)練中的主要突破口和重要環(huán)節(jié)。

走訪陜西省康復(fù)醫(yī)院兒童手功能康復(fù)科，發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有的腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品玩法單一，訓(xùn)練過(guò)程枯燥，康復(fù)治療師需要經(jīng)常引起腦癱兒童的注意，工作量大。

游戲化被定義為“在非游戲環(huán)境中使用游戲設(shè)計(jì)元素”[1]。將基于游戲化的設(shè)計(jì)應(yīng)用于腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品，以改善產(chǎn)品體驗(yàn)，能使腦癱兒童在歡快愉悅的氛圍中進(jìn)行手功能康復(fù)訓(xùn)練，進(jìn)一步緩解康復(fù)治療師的工作壓力。

因此，本研究探討用游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的可行性及其應(yīng)用效果。

2 定義與特征概述

2.1 腦癱的定義

腦癱是始于兒童早期的永久性運(yùn)動(dòng)障礙的總稱，其體征和癥狀因人而異，主要體現(xiàn)為肌肉協(xié)調(diào)性較差，肌肉較為僵硬、無(wú)力，說(shuō)話困難，難以吞咽及產(chǎn)生震顫，可能還會(huì)有觸覺(jué)、視覺(jué)和聽覺(jué)等感覺(jué)障礙。腦癱兒童多存在手功能障礙，表現(xiàn)為不能抓握物體或抓握緩慢、不穩(wěn)定，即無(wú)手功能或手功能不靈敏、不協(xié)調(diào)[2]，應(yīng)重視手功能的康復(fù)訓(xùn)練。

2.2 游戲化的特征

韋巴赫提出的游戲化系統(tǒng)分三個(gè)層次：動(dòng)力層、機(jī)制層、組件層。其中，動(dòng)力層是指使用戶參與游戲的驅(qū)動(dòng)力，是游戲化產(chǎn)品的核心元素;機(jī)制層是指游戲過(guò)程的推廣模式和用戶參與的交互方式，包括挑戰(zhàn)、對(duì)抗、合作、反饋等;組件層是動(dòng)力層和機(jī)制層的具體體現(xiàn)，包括級(jí)別、徽章、等級(jí)等。

游戲元素的結(jié)構(gòu)對(duì)游戲化設(shè)計(jì)具有至關(guān)重要的作用，但是對(duì)游戲產(chǎn)品設(shè)計(jì)來(lái)說(shuō)，這些游戲元素的疊加是不夠的。首先要了解用戶的內(nèi)在動(dòng)機(jī)，從激勵(lì)參與、維持參與、體驗(yàn)參與五大動(dòng)力要素中尋找促進(jìn)用戶主動(dòng)參與的解決方案。因此，應(yīng)該采用不同的游戲化元素進(jìn)行組合，應(yīng)對(duì)不同領(lǐng)域的設(shè)計(jì)應(yīng)用。

游戲化是游戲的衍生，所以游戲的MDA框架也可以作為游戲設(shè)計(jì)的參考。MDA（力學(xué)Mechanics，動(dòng)力學(xué)Dynamics，美學(xué)Aesthetics）是理解游戲的形式化方法，試圖彌合游戲設(shè)計(jì)與開發(fā)、游戲批評(píng)與技術(shù)游戲研究之間的鴻溝。游戲研發(fā)領(lǐng)域涉及來(lái)自不同創(chuàng)意和學(xué)術(shù)背景的人，因此，需要考慮本領(lǐng)域之外的游戲系統(tǒng)，即基本機(jī)制、總體設(shè)計(jì)目標(biāo)，或者游戲體驗(yàn)的預(yù)期結(jié)果，每個(gè)部分都可以作為一個(gè)整體相互關(guān)聯(lián)。

MDA框架作為一種工具，可以幫助設(shè)計(jì)者分解、理解和創(chuàng)造。游戲與其他娛樂(lè)產(chǎn)品的區(qū)別在于，消費(fèi)時(shí)相對(duì)不可預(yù)測(cè)。游戲過(guò)程中發(fā)生的一系列事件以及這些事件的結(jié)果在產(chǎn)品完成時(shí)是未知的。MDA框架通過(guò)將游戲分成不同的組件來(lái)形式化游戲的消費(fèi)：規(guī)則—系統(tǒng)—娛樂(lè)。然后，建立相應(yīng)的設(shè)計(jì)：機(jī)制—?jiǎng)討B(tài)—美學(xué)。

3 腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的需求

本節(jié)首先闡述兒童姿勢(shì)平衡及視知覺(jué)的原理，再全面介紹正常兒童手功能的發(fā)育過(guò)程，為深入剖析腦癱兒童手功能障礙特征作充分的準(zhǔn)備。在分析解決腦癱兒童手功能特征的方法及原理后，對(duì)腦癱兒童的認(rèn)知心理特征進(jìn)行深入分析。接著分析腦癱兒童的學(xué)習(xí)、心理及游戲偏好。通過(guò)實(shí)地考察和訪談，發(fā)現(xiàn)腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中存在的問(wèn)題，以及腦癱兒童對(duì)手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的需求。最后根據(jù)以上內(nèi)容得出腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的手功能需求、認(rèn)知需求以及心理需求。下節(jié)將本節(jié)的產(chǎn)品需求轉(zhuǎn)化為產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素，提出游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架，探究如何設(shè)計(jì)游戲化腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品。

4 基于游戲化動(dòng)力模型及設(shè)計(jì)模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架

游戲化激勵(lì)用戶參與度更高和持續(xù)時(shí)間更長(zhǎng)的活動(dòng)。將游戲元素引入非游戲環(huán)境中，可以將日常任務(wù)轉(zhuǎn)化為更令人愉快、更具激勵(lì)性的體驗(yàn)，這在醫(yī)療保健領(lǐng)域也有明顯的用途。腦癱兒童手功能康復(fù)源于對(duì)手功能康復(fù)的追求和主觀意愿的需求，基于游戲的手功能康復(fù)干預(yù)就像注射催化劑一樣，可以激發(fā)腦癱患兒的主觀能動(dòng)性，使其主動(dòng)、持續(xù)地參與手功能康復(fù)訓(xùn)練。本研究認(rèn)為，手功能康復(fù)領(lǐng)域的游戲化設(shè)計(jì)應(yīng)基于對(duì)腦癱兒童（康復(fù)動(dòng)力）心理需求的全面分析，并且應(yīng)采用適當(dāng)?shù)挠螒蚧馗纳剖止δ芸祻?fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的設(shè)計(jì)，從而提升腦癱兒童的參與度，增強(qiáng)腦癱兒童的成就感，以促進(jìn)腦癱兒童在認(rèn)知、情感和社會(huì)方面的發(fā)展。

在腦癱兒童的手功能康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中，腦癱兒童常常因?yàn)閯?dòng)力不足而放棄，導(dǎo)致康復(fù)動(dòng)作中斷、康復(fù)效果不佳以及康復(fù)時(shí)間延長(zhǎng)。基于游戲化DMC系統(tǒng)的動(dòng)力模型，其核心目標(biāo)是達(dá)成手功能康復(fù)。為了促進(jìn)腦性癱瘓兒童手功能的康復(fù)，需要通過(guò)基于動(dòng)力要素的策略激發(fā)腦癱兒童的動(dòng)力，并在約束、敘事、情感、進(jìn)步和關(guān)系五個(gè)動(dòng)力要素的共同作用下進(jìn)行有機(jī)的協(xié)調(diào)和配合。

對(duì)產(chǎn)品進(jìn)行康復(fù)機(jī)制設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)該考慮腦癱兒童手的動(dòng)作以及手的知覺(jué)功能，通過(guò)設(shè)置障礙、關(guān)卡體現(xiàn);可根據(jù)腦癱兒童的個(gè)體情況，適當(dāng)加大手功能康復(fù)訓(xùn)練的難度，以此激發(fā)腦癱兒童的挑戰(zhàn)欲望。由于腦癱兒童的注意力容易分散，需要在康復(fù)過(guò)程中調(diào)整康復(fù)的步伐。康復(fù)過(guò)程中需要?jiǎng)?chuàng)造康復(fù)美學(xué)，即使腦癱兒童獲得成就感和獎(jiǎng)勵(lì)，帶動(dòng)腦癱兒童愉悅的情緒。機(jī)制、動(dòng)態(tài)、美學(xué)三者是互相促進(jìn)、互相影響的，康復(fù)美學(xué)受機(jī)制及動(dòng)態(tài)的影響，康復(fù)動(dòng)態(tài)受美學(xué)的影響而調(diào)整機(jī)制設(shè)置。控制康復(fù)訓(xùn)練的速度、調(diào)整康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的動(dòng)態(tài)變化，能使腦癱兒童的手功能康復(fù)更有效果。

基于以上的游戲化動(dòng)力模型和游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，得出基于游戲化動(dòng)力模型及設(shè)計(jì)模型的產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架，游戲化動(dòng)力模型是產(chǎn)品設(shè)計(jì)總的指導(dǎo)方針。在這個(gè)動(dòng)力模型的指導(dǎo)下，產(chǎn)品設(shè)計(jì)流程中的機(jī)制、動(dòng)態(tài)和美學(xué)根據(jù)腦癱兒童具體的康復(fù)需求確定及調(diào)整。

5 產(chǎn)品概念生成及選擇

對(duì)腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品進(jìn)行精準(zhǔn)的設(shè)計(jì)定位，確定產(chǎn)品的大致功能后，需要進(jìn)一步采用前文總結(jié)的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，指導(dǎo)優(yōu)化產(chǎn)品的各個(gè)功能區(qū)塊，確定產(chǎn)品方案。根據(jù)腦癱兒童手功能康復(fù)的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)模型，在腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練中，需要考慮康復(fù)動(dòng)態(tài)，即康復(fù)節(jié)奏。由前文分析可知，產(chǎn)品需要聲音、燈光提示來(lái)控制腦癱兒童手功能康復(fù)的進(jìn)程，因此采用無(wú)線遙控模塊產(chǎn)品。

6 基于作業(yè)療法的旋轉(zhuǎn)載具障礙訓(xùn)練器原型

不同角度的產(chǎn)品展示，可以使用戶更直觀地了解產(chǎn)品。本文首先介紹產(chǎn)品的外觀，然后講解產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，最后展示產(chǎn)品的使用場(chǎng)景，以呈現(xiàn)最完善的產(chǎn)品實(shí)物效果。洞一到洞五的障礙圖案可以根據(jù)腦癱兒童的康復(fù)需求進(jìn)行選擇與設(shè)計(jì)，采用軟膠材料，康復(fù)治療師自由DIY設(shè)計(jì)。本文呈現(xiàn)的為針對(duì)腦癱兒童前臂旋后效果的障礙圖案。洞六的設(shè)計(jì)針對(duì)有分離障礙的腦癱兒童。

7 訓(xùn)練器實(shí)際有效度的評(píng)估結(jié)論

根據(jù)提出的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架及設(shè)計(jì)要素，創(chuàng)建出面向腦癱兒童手功能康復(fù)的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)概念，進(jìn)一步完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)方案，得出一款基于作業(yè)療法的旋轉(zhuǎn)載具障礙訓(xùn)練器原型。為了證明該產(chǎn)品的有效性，在陜西省康復(fù)醫(yī)院兒童康復(fù)科選取了10名腦癱兒童，進(jìn)行為期兩個(gè)月的產(chǎn)品使用觀察。根據(jù)醫(yī)院常用的精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力測(cè)定表（FMFM），在進(jìn)行精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力訓(xùn)練前后，對(duì)10名腦癱患兒進(jìn)行評(píng)估，得出結(jié)論：手功能康復(fù)訓(xùn)練后，每名腦癱患兒五個(gè)區(qū)的能力均有不同程度的提高。這證明使用該產(chǎn)品能夠促進(jìn)腦癱兒童的手功能康復(fù)，進(jìn)一步證明了用游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)的腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品的有效性。

8 主要成果與結(jié)論

針對(duì)腦癱的發(fā)病率呈逐年遞增趨勢(shì)，以及腦癱兒童在手功能康復(fù)訓(xùn)練過(guò)程中參與度低、持續(xù)性差與專注度不足的問(wèn)題，本文首先對(duì)腦癱兒童手功能康復(fù)研究現(xiàn)狀、游戲化在醫(yī)療健康領(lǐng)域的應(yīng)用現(xiàn)狀進(jìn)行深入分析，提出了游戲化設(shè)計(jì)在腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練中的意義及作用。

其次，對(duì)腦癱兒童的學(xué)習(xí)、心理及游戲偏好等特征以及腦癱兒童手功能康復(fù)需求進(jìn)行分析，在此基礎(chǔ)上，將腦癱兒童康復(fù)需求轉(zhuǎn)化為對(duì)應(yīng)的游戲化特征及相應(yīng)的設(shè)計(jì)要素，對(duì)腦癱兒童上肢康復(fù)訓(xùn)練動(dòng)作需求及其姿態(tài)、動(dòng)作特征進(jìn)行分解，得到腦癱兒童上肢康復(fù)訓(xùn)練姿態(tài)及動(dòng)作特征模型。

再次，從對(duì)腦癱兒童康復(fù)有效的游戲方式中，提取基于需求的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素，建立基于腦癱兒童需求的游戲化產(chǎn)品設(shè)計(jì)要素模型，并提出腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品設(shè)計(jì)框架和游戲化設(shè)計(jì)元素。依據(jù)該設(shè)計(jì)框架，通過(guò)聲音、燈光、形狀、色彩等設(shè)計(jì)元素，結(jié)合腦癱兒童動(dòng)作模型，設(shè)計(jì)出一款基于作業(yè)療法的，針對(duì)腦癱兒童心理及行為認(rèn)知特征的旋轉(zhuǎn)載具障礙訓(xùn)練器，該產(chǎn)品已申請(qǐng)發(fā)明專利。

最后，將訓(xùn)練器原型放在陜西省康復(fù)醫(yī)院兒童康復(fù)科試用，為了證明所設(shè)計(jì)產(chǎn)品的有效性，康復(fù)治療師選取10名腦癱兒童，進(jìn)行為期兩個(gè)月的產(chǎn)品使用觀察。根據(jù)醫(yī)院常用的精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力測(cè)定表（FMFM），對(duì)10名腦癱兒童進(jìn)行精細(xì)運(yùn)動(dòng)能力前后對(duì)照評(píng)估，發(fā)現(xiàn)使用該產(chǎn)品進(jìn)行手功能康復(fù)訓(xùn)練后，每位腦癱兒童五個(gè)區(qū)的能力都得到了不同程度的提高，證明使用該產(chǎn)品能夠促進(jìn)腦癱兒童手功能的康復(fù)，進(jìn)一步證明了用游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)的腦癱兒童手功能康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品可行有效，能有效地幫助腦癱兒童進(jìn)行手功能障礙康復(fù)訓(xùn)練，促進(jìn)腦癱兒童的成長(zhǎng)，便于腦癱兒童學(xué)習(xí)、生活，盡可能康復(fù)，讓他們從小學(xué)習(xí)文化知識(shí)、社會(huì)知識(shí)，融入社會(huì)，成為建設(shè)國(guó)家的棟梁之材，為建設(shè)祖國(guó)發(fā)揮自己的力量。

9 結(jié)語(yǔ)

通過(guò)本文的研究可以發(fā)現(xiàn)，游戲化理論指導(dǎo)設(shè)計(jì)的康復(fù)訓(xùn)練產(chǎn)品能提升腦癱兒童康復(fù)訓(xùn)練的參與度和專注度，促進(jìn)腦癱兒童手功能的康復(fù)。然而受作者能力和資源限制，本研究仍存在一定的局限性。

第一，目前，國(guó)內(nèi)關(guān)于游戲化理論在健康、醫(yī)療領(lǐng)域的研究應(yīng)用相對(duì)缺乏，因此，作者對(duì)該領(lǐng)域的研究分析多參考國(guó)外相關(guān)研究文獻(xiàn)，可能會(huì)出現(xiàn)理解偏差。第二，盡管產(chǎn)品是在專業(yè)的康復(fù)治療師提供的醫(yī)學(xué)指導(dǎo)下設(shè)計(jì)的，但由于作者非醫(yī)學(xué)背景，對(duì)專業(yè)醫(yī)學(xué)知識(shí)的理解存在一些偏差。第三，為了使本文的產(chǎn)品原型有更好的使用效果，產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)工藝繁雜，實(shí)際生產(chǎn)成本高。下一步需要進(jìn)一步優(yōu)化產(chǎn)品內(nèi)部結(jié)構(gòu)，減少生產(chǎn)成本，以實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的市場(chǎng)化。

全社會(huì)都要攜起手來(lái)共同關(guān)心腦癱兒童的健康成長(zhǎng)，改善腦癱兒童的腦功能，讓腦癱兒童實(shí)現(xiàn)生活自理，減輕家庭負(fù)擔(dān)，早日回歸校園、回歸社會(huì)，成長(zhǎng)為社會(huì)的有用之才。

參考文獻(xiàn)：

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作者簡(jiǎn)介：曹治萍（1993—），女，廣東信宜人，碩士在讀，研究方向：產(chǎn)品創(chuàng)新理論與應(yīng)用。