体感游戏在痴呆病人中的应用研究进展

云天奇

长春开放大学，吉林 130000

目前，全球有超过5 500 万人患有痴呆，其中60%以上生活在中低收入国家，每年新增病例近1 000 万例，预计到2050 年将增加到1.315 亿人[1]。痴呆是全球第七大死亡原因，也是老年人残疾和依赖的主要原因之一。2019 年，痴呆在全球造成1.3 万亿美元的经济损失，其中大约50%归因于非正式护理人员提供的护理[2]。我国痴呆病人数量约占全球痴呆病人总数的25%[3]，其中60 岁及以上成人的痴呆患病率为6.0%，现患人数为1 507 万人[4]。我国阿尔茨海默病病人社会经济成本较高，给医务工作人员和家庭照顾者带来了重大负担[5]。研究显示，体育活动与全因痴呆、阿尔茨海默病和血管性痴呆的风险降低相关，是痴呆病人可改变的保护性生活方式因素[6]。但痴呆病人可能会由于担心跌倒或受伤、身体功能的一般性损伤和疼痛等原因而减少体育活动[7]。体感游戏是一种需要玩家进行锻炼的交互式电子游戏[8]，是结合了认知任务需求的同步认知运动训练形式[9]，具有较好的可用性和可接受性[10-11]，可以给病人带来积极的生理效应、社会心理效应和认知效应。本研究对体感游戏在痴呆病人中的应用进展进行综述，以期为痴呆病人的照护提供参考。

1 体感游戏概述

1.1 体感游戏的起源和发展

1983 年7 月15 日，日 本任天堂Nintendo 公 司在日本发售了红白机(FC)，FC 上的打野鸭、打飞碟这种需要游戏光枪支援的游戏成了体感游戏的原始雏形。光枪在接收到光线后，会把枪口对准点的信号传回给游戏机，对应的软件就会告诉主机枪口所瞄准的位置在哪里[12]。后来出现了与游戏主机平台配合使用的跳舞毯、手柄感测器、感应环、感应帽等，此类感测装置与传统电子游戏中经典的旋钮、摇杆、手柄3 种传统游戏控制器的地位更替，是一个发现矛盾、解决矛盾的过程，这些矛盾随着游戏控制器的出现而出现、发展而发展。目前，知名的体感运动平台包括日本任天堂公司的Wii、日本索尼公司的PlayStation、美国微软公司的Xbox360 和中国泰山在线的Idong[13]。体感游戏在医学领域内也被广泛用于帕金森病病人[14]、多发性硬化病病人[15]、慢性脑卒中病人[16]、孤独症谱系障碍儿童[17]以及痴呆病人[18]。

1.2 体感游戏的概念

关于体感游戏的概念可以溯源到1982 年关于Atari-Joyboard 说明性评论的推出[19]，早期结合体育活动和游戏的定义认为，体育活动必须通过使用运动技能追求游戏的前幻想目标，从而实际影响游戏结果[20]。虽然体感游戏的概念自1989 年Foot Craz 问世以来就一直存在[21]，但体感游戏作为代表体感游戏类型的术语仍是相对较新的研究领域，且逐渐变得越来越受欢迎。Sinclair 等[22-23]给出了体感游戏的简化定义，即体感游戏是在锻炼活动中使用电子游戏。健康相关研究人员和非健康相关研究人员在术语使用上的不一致以及对“体育活动和游戏的结合”定义的不确定性已被制成表格[24]。该表格的制作使运动游戏重新定义为结合力量训练、平衡和灵活性活动的运动和电子游戏，该定义有助于将运动游戏扩展到体验性体育活动领域。但作者对体感游戏定义中“锻炼”一词的使用提出了质疑，因为锻炼活动固有的重复性，而体育活动也可以因其体验性质而进行。2013 年，美国运动医学会将体感游戏定义为技术驱动的体育活动，如玩电子游戏，要求参与者为了玩游戏而进行身体锻炼[25]。2018年，Kappen等[23]将体感游戏重新定义为游戏技术和日常锻炼相结合以激发个人或群体的体育活动。由于健身游戏是在虚拟现实或游戏环境中锻炼的创新方式，可以帮助存在障碍的痴呆病人在受到认知刺激的同时保持身体活跃，故Van Santen 等[26]将其定义为在游戏环境中互动地结合认知刺激的身体锻炼。

2 实施体感游戏的促进因素和障碍因素

Swinnen 等[10]认为实施体感游戏的促进因素包括体感游戏动机、享受和积极的情绪、参与体验、长期可接受性、游戏的声音和图像设计。Swinnen 等[27]另一项研究显示，乐趣、挑战、锻炼游戏声音、安全感、强度、游戏的复杂性、与主持人互动、项目的连续性是激励因素。Manser 等[28]研究中描述了许多激励因素训练患有重症痴呆的老年人，最常描述的激励因素可以归类为内在调节激励因素，这与体感游戏直接相关，兴奋、享受或乐趣被认为是进行体感游戏的主要动机，这种体验由体感游戏和多模态动画的迷人角色维持，而这些角色由特定的游戏组件支持。此外，病人被描述为由游戏化、受到最佳挑战的感觉或简单地由训练的变化内在激励。外部激励因素，如社会支持(如治疗师或护理人员的支持)或团体动力也能提高训练动机，一些病人也被锻炼游戏的效果或表现改善所激励。从病人的角度来看，其主要是被训练的有效性所激励，从而帮助自身取得个人成功；另一方面，病人报告受到其亲属或伴侣的激励并享受锻炼。Swinnen 等[27]研究显示，不喜欢游戏和消极效果是障碍因素。Manser 等[28]研究发现，当任务要求变得太高或太低时，会使病人立即失去进行锻炼游戏的意愿，对认知退化的担忧或面对运动表现评价的场景会激发或诱发负面情绪，只能前往训练机构练习且训练场所固定对训练动机和坚持性也有负面影响。

3 体感游戏在痴呆病人中的应用效果

3.1 体感游戏具有生理效应

Wu 等[18]在韩国釜山的2 个日托中心进行单盲随机对照试验，参与者随机分为体感运动组和有氧运动组。干预组使用了基于Talesrunner IP 的“Alchemist's Treasure”跑步游戏，在游戏过程中，玩家与角色一起奔跑，避开障碍物，在垫子上快速奔跑或跳跃，赢得物品，干预组使用Exheart 设备进行有氧运动，设备配有跑/跳垫，其是由医学和运动科学专家开发的智能运动管理服务；对照组使用商业卧用单车EGOJIN 704 进行骑行练习，在运动中对男性和女性使用不同的阻力值，以解释心肺健康和下体力量的性别差异，运动和有氧运动频率均为每周3 d。两组锻炼强度均为预留心率的60%～70%，并逐渐增加，所有参与者在运动期间使用心率监测仪测量心率。结果表明，与常规有氧运动相比，体感游戏可能与大脑神经元活动的更大改善和执行功能任务表现的增强有关，以有氧运动和认知刺激为特征的运动游戏可以作为有效的干预手段改善老年痴呆病人的认知和身体功能。

Karssemeijer 等[29]进行了一项随机对照试验，比较体感游戏训练、有氧训练和主动对照干预的效果，所有参与者每周接受3 次培训，持续12 周。体感游戏组在一辆连接着视频屏幕的固定自行车上参加认知有氧自行车训练，有氧训练部分包括每次骑行30～50 min，目标是在训练12 周后达到心率储备的65%～75%。认知训练部分包括在数字环境(通常是参与者熟悉的城市以产生愉快的记忆)中遵循一条路线，同时执行针对反应抑制、任务切换和处理速度的认知任务，这些认知任务被包含在视频屏幕上显示的骑行路线中，有7 个不同的认知训练级别，认知任务的难度随着训练级别的增加而增加，以确保训练仍然具有认知挑战性。每次培训结束时参与者都会得到关于其分数的反馈，当参与者的反应时间小于5 s、认知活动的错误率低于5%时，游戏进入下一阶段。有氧训练组在健身车上进行自行车训练，这辆自行车没有连接视频屏幕，有氧训练本身与上述训练完全相同。主动对照组的参与者接受了包括放松和灵活性练习在内的每节30 min 的训练，此类运动只需要极少的肌肉力量和有氧运动能力，而且很容易进行，社会参与水平与干预组相似，训练有素的学生或研究助理一对一指导培训课程，使用身体活动评估虚弱指数(EFIP)评估参与者基线和干预12 周后的虚弱程度。结果显示，与有氧运动组相比，体感游戏组表现出更高的依从性，与主动对照组相比，体感游戏组的EFIP 明显降低，具有小到中等的效应量。

Karssemeijer 等[30]进行的另一项研究比较了体感游戏训练、有氧训练和由放松和柔韧练习组成的主动控制干预的效果，痴呆病人被随机分配，在12 周内每周单独训练3 次；结果显示，与主动对照组相比，有氧运动组和体感游戏组的精神运动速度明显提高，效应大小适中。

3.2 体感游戏具有认知效应

Swinnen 等[27]探索了对长期居住在护理机构的患有严重神经认知障碍的老年人进行步行体感游戏原型的可行性。VITAAL 体感游戏系统旨在利用有限的技术设备和知识，在长期护理机构或医院等其他环境中轻松应用，该游戏是基于网络的且被设计为在任何可以连接到屏幕的设备以及蓝牙和互联网连接均可用的地方运行。该系统由1 个支持整个服务和数据存储的主服务器、1 个门户网站(提供有关干预、会话、每次会话的结果或特定时间段的结果的信息)和2 个可穿戴惯性传感器支持，以处理步进运动和游戏导航。2个惯性传感器用Velcro 胶带固定在参与者的鞋子上，传感器感知由步进运动引起的加速度和角度旋转，并通过蓝牙与网络设备上运行的软件进行通信，参与者参与了原型中所有可用的迷你游戏，游戏内容包括受太极(自然)的启发。2 个侧重于通过宽蹲和窄蹲进行力量训练的迷你游戏，4 个侧重于平衡训练的迷你游戏(落书、音乐、迷宫和鸡妈妈)，2 个侧重于认知训练的迷你游戏(健康食品和比萨)，1 个侧重于任务切换的迷你游戏(购物)，1 个侧重于短期记忆训练的迷你游戏(购物清单)。干预组使用了VITAAL 体感游戏原型装置，锻炼时间为30 min，开始的姿势是一个直立的姿势，参与者通过在4 个方向中的一个方向执行一只脚的步进运动与游戏界面进行交互。当游戏要求玩家向左或向右走一步时，就会用到相关的下肢，对于另外两个方向上的一步，玩家选择了偏好的下肢，迷你游戏提供实时视觉和听觉提示和反馈，以丰富游戏体验，这些活动由多个小游戏组成，持续时间为40～120 s。参与者参与体感游戏指示的小游戏，以在每个部分实现相同的训练量，为了确保最佳负荷，体感游戏的难度级别会根据玩家获得的分数自动调整，在一定次数的运动后，力量训练也变得更具挑战性。参与者由1 名主持人单独监督，以确保安全和舒适，主动对照组的活动包括15 min 的步行和15 min 的标准下蹲和踏步练习，与VITAAL 迷你游戏中进行的练习相像。这些练习由主持人演示和指导，不包括特定的认知成分，在走路的时候会进行对话练习，通过这种方式在体能训练中增加了一个双重任务组件。使用简易精神状态量表(MMSE)测量受试者的认知功能，结果显示干预组MMSE 评分明显提高。

Swinnen 等[31]对参与者展开了质性研究，参与者每周单独进行3 次训练，为期8 周，共24 次，每次训练包括步行到运动室和返回以及15 min 的电子游戏训练。该研究采用了名为Dividat Senso 的电子游戏设备，该设备由一个对压力（应变片测量频率为50 Hz）敏感的台阶训练平台组成。传感器能够检测到四个运动方向的步伐，如果有必要，允许参与者在腰部高度抓住杆子，该平台通过USB 连接到一台电脑和一个正面电视屏幕上，在屏幕上显示电子游戏。参与者双脚站在平台中间，通过将一只脚踩在4 个不同的箭头之一与游戏界面进行互动，通过每次用一只脚执行多方向的步骤，参与者与游戏进行互动。该设备提供实时的视觉、听觉和体感提示和反馈以便玩游戏，实施了以下训练原则[32]：任务难度适合个人，以方便保持；提供训练的可变性，以加强任务转移；一个反馈系统，以方便训练；个人难度区，以配合每个参与者的训练水平。物理治疗师为每个参与者设计了个人方案，以适应其功能、认知和健康状况，在积极的体感游戏中，体感游戏会自动适应参与者的能力，意味着如果参与者对体感游戏做出快速和正确的反应，游戏就会提供更多困难的刺激。半结构化访谈结果显示，在认知效应方面，参与者注意到注意力、集中能力、记忆力和反应时间有所提高。

3.3 体感游戏具有社会心理效应

Swinnen 等[33]将重症痴呆病人随机划分为试验组和对照组。试验组开展体感游戏干预，每周3 次，每次15 min，共持续8 周，体感游戏设备包括一个压力敏感步训练平台，参与者在上面进行步进运动来玩游戏。该设备自动调整训练水平以适应参与者的能力。对照组在同一健身房的电视屏幕上观看和收听自己喜欢的音乐视频，频率和时长与干预组相同。与对照组相比，运动组在干预后的步态速度明显更好，且在步态速度上的改善明显超过了临床可检测的最小变化。使用康奈尔痴呆抑郁量表(Cornell Scale for Depression in Dementia,CSDD)测量病人的抑郁情绪变化，结果显示，参与者CSDD 评分明显降低，说明病人的抑郁症症状也有所改善。

Park 等[11]研究选取轻度认知障碍或痴呆病人14例，使用一个专为轻度认知障碍或痴呆病人设计和开发的名为Tele-FootXTM的交互式远程体感游戏系统，Tele-FootXTM由运动传感器模块和平板电脑组成，并配备了定制应用程序。参与者被要求在其脚顶部佩戴运动传感器进行足部屈曲练习或在上腿中部佩戴传感器进行抬腿练习，每天约30 min，每周2 次，连续6 周。结果显示家庭运动训练6 周后，参与者的焦虑水平明显降低。

3.4 体感游戏对痴呆病人照顾者有积极作用

Van Santen 等[34]进行了集群随机对照试验探索日托中心的体感游戏对痴呆病人和非正式护理人员的影响，11 所日托中心参加了体感游戏干预，9 所日托中心参加了对照组。体感游戏干预是使用连接到屏幕的固定自行车(即家庭教练)进行交互式骑行，骑行时痴呆病人会在屏幕上看到一条路线，其可以选择一条路线以模拟在户外骑行的体验，从而同时提供身体和认知刺激。除了体感游戏外，痴呆病人亦会参加日托中心开展的定期活动。老年精神科日托中心通常提供多样化的活动计划，如艺术和手工艺、音乐和体育锻炼，参与者参加了常规的活动计划，但没有进行体感游戏。结果显示，体感游戏对非正式照顾者由痴呆病人的神经精神症状引起的痛苦和能力感有积极影响。这项研究中日托中心必须以折扣率购买或租用以下系统之一：DiFiets、Fietslabyrint、PraxFit或者 SilverFit Mile[35]。

Lin 等[36]进行了一项为期6 周的混合方法研究，以评估护理人员在社交运动游戏Go & Grow 中的体验及其对照顾者健康的影响，Go & Grow 是一款面向Android 智能手机的花园主题社交游戏，游戏旨在鼓励身体活动和在痴呆照顾者之间的社会支持。研究者设计了隐喻植物生长可视化的健身挑战功能鼓励体育锻炼，开发的社会故事功能用来鼓励社会支持，使用Fitbit Alta HR 活动跟踪腕带以跟踪护理人员的身体活动，在用户增加身体活动并与痴呆病人的其他护理人员互动时，花就会生长。结果表明，使用Go & Grow有助于参与者缓解压力，增加身体活动，并对其所关心的患有痴呆的亲人培养同理心和耐心。

4 小结与展望

体感游戏可以减少体脂，增加骨骼质量、无脂肪质量和肌肉质量，改善老年痴呆病人的身体功能，降低病人的衰弱水平，提高精神运动速度，提高病人的注意力、集中能力、记忆力和反应时间，改善认知功能，降低病人的焦虑、抑郁水平，同时对痴呆病人的照顾者也产生了有益影响。然而，Van Santen 等[37]研究显示，在痴呆、非正式照顾者或二联体参与者的水平上，体感游戏组与对照组各项结果成本没有明显差异。关于生活质量和活动能力，在所有可能的支付意愿阈值中，体感游戏比控制组更具成本效益的概率较低。然而，对于支付意愿阈值为0、50、250 欧元的体育活动，每增加1 min 体育活动，成本效益概率分别为0.46，0.84 和0.87，体感游戏并不具有成本效益。考虑到由于小样本量和高数据缺失率而导致的结果的巨大不确定性，尚无法根据这项研究对健身游戏的成本效益得出明确的结论。建议将来进行更大样本的研究，或尝试在不同的环境（如家庭和住宿护理环境）中探索体感游戏的成本效益。痴呆病人在说明的易用性和易懂性方面存在问题，参与者在不同游戏之间导航时出现困难，其很难理解应该执行的规定动作来访问游戏，并且不理解游戏的说明。由于身体的限制，病人需要主持人、助行器或拐杖的额外支持才能执行游戏。同时，传感器会出现处理延迟、没有反应或者错误判断的情况，导致使用不便。体感游戏本身也给病人带来了认知挑战，病人必须集中注意力，会导致病人出现精疲力尽的状态并且难以专注于游戏本身。研究表明，当学习使用基于运动的技术如体感游戏时，口头提示(即用于提供指令的词语)、手势提示(即使用身体动作模拟的步骤)和身体帮助(即任何身体干预)对于重症痴呆病人具有必要性[38]。故未来可为研究人员、临床医生、护理提供者和家庭制定指南，指导其如何在病人的康复中实施新技术；同时，创建基于锻炼游戏的康复计划，必须考虑相关设备的可用性、个人能力和目标人群的游戏动机。