介绍
中风是导致残疾的主要原因，全球患病率约为 1% [引文1 ]。在脑卒中患者的各种功能障碍中，至少 70% 的患者存在上肢功能障碍 [引文2 ]。众所周知，上肢功能障碍对日常生活有重大影响。它降低了日常生活活动的独立性，降低了重返工作岗位的可能性，损害了兴趣爱好，并对心理健康和生活质量产生了不利影响。引文3 ,引文4 ]。

据报道，中风患者的密集和重复运动是改善上肢运动功能的重要因素。引文5 ,引文6 ] 增强肌肉骨骼系统，促进神经可塑性 [引文7、引文8 ]和运动学习[引文9 ]。事实上，之前的研究表明，较高剂量的运动，例如增加持续时间[引文10 ,引文11 ] 和重复次数 [引文12 ]，带来更好的康复结果。在试图改善中风患者偏瘫上肢功能的几种方法中，特定任务训练、约束诱导运动疗法和机器人疗法已被推荐为具有高水平证据的有效练习。引文13 ]。重要的是，尽管研究之间存在一些差异，但所有这些运动方法的有效性都已在临床试验中得到证明，其中连续提供至少几周（例如2-12周）的有针对性的运动[引文14-22 ]。这表明较长时间的运动可持续性可能是影响上肢运动功能结果的重要因素。

然而，在运动过程中持续参与受影响的肢体是很困难的。特别是，在自我锻炼的情况下，通常是为了获得一定的锻炼量，但需要个人自愿参与，只有大约 30% 的中风患者能够按照指示继续进行。引文23、引文24 ]。造成这种情况的一个可能原因可能是，以功能改善为目的的自我锻炼往往涉及单调、重复的动作，缺乏乐趣。引文23、引文24 ]。

近年来，游戏化已广泛应用于康复锻炼中，作为一种娱乐中风患者并激励他们继续锻炼的工具。引文25-27 ]。动机在心理学领域被定义为“发起、维持、指导、激活或驱动以目的为导向的行为的力量”。引文28 ]并被认为会影响康复锻炼的结果[引文25 ,引文26 ]。与由奖励、后果或外部压力驱动的外在动机相反，由活动固有的满足感驱动的内在动机[引文29 ]，众所周知有助于活动的持久性，因此对于自我驱动的持续康复很重要[引文30 ]。据报道，游戏化康复练习可以通过增加乐趣和促进自愿参与锻炼来增加内在动力[引文31、引文32 ]。

为了增加持续锻炼的动力，我们开发了一种游戏化的锻炼系统，可以让中风患者以有趣和激励的方式训练上肢远端的运动功能。引文33 ]。我们之前的工作表明，通过单轮训练，所开发的系统具有相对较好的可用性、满意度、愉悦性、继续动机和有效性预期，从而得出该系统可以激励中风患者持续训练的假设。然而，目前尚不清楚这些对已开发的游戏化运动系统的主观看法如何随着时间的推移而变化，这是在日常临床使用时需要解决的一个关键问题。

本研究旨在调查通过使用开发的游戏化锻炼系统进行持续的日常锻炼，主观观点，特别是愉悦感、继续动机和效果预期如何变化。我们假设这些对游戏化练习的主观看法会比传统的自我练习更积极，即使持续使用该系统也不会显着下降。

材料和方法
参加者
2021 年 4 月至 7 月期间，从藤田保健大学医院康复病房招募了 10 名亚急性中风患者（3 名女性，平均年龄 72.6 ± 12.8 岁）。所有参与者在参与研究前均提供了书面知情同意书。研究方案经藤田保健大学伦理审查委员会批准（批准号：HM19-231）。该实验是根据1964年赫尔辛基宣言（2013年修订）进行的。

纳入标准如下：（1）诊断为缺血性或出血性脑卒中；(2)亚急性期(中风发病后7天至6个月)[引文34 ]；(3) 遵循指令和理解任务规则的认知能力；（4）能够独立坐立；(5) 在手指功能中风损伤评估套件 (SIAS-FF) 上表现出不低于 1 A（最小自主运动或质量屈曲）[引文35 ,引文36 ]。

学习规划
所有参与者每天进行 15 分钟的游戏化锻炼和涉及手指运动的传统自我锻炼，连续 7 天重复。每天，这两项练习都按照固定的顺序进行（首先是常规的自我练习），两次练习之间至少间隔一小时（图1a）。选择特定的固定顺序是因为研究人员同时也是职业治疗师（OT）临床医生，白天必须进行临床工作；因此，必须在那之后（下午 5 点到 6 点之间）提供游戏化练习。

为了评估对每次锻炼的主观看法并跟踪他们的时间过程变化，我们要求参与者根据数字评分量表（NRS）对游戏化锻炼和传统自我锻炼进行评分，包括愉悦性、继续动机和有效性预期。所有参与者还接受了常规康复训练，包括每天 60 分钟的职业、物理和言语治疗（如果需要）。

游戏化锻炼
使用定制的肌电图（EMG）控制的游戏化运动系统进行游戏化运动[引文33 ]（图1b）。简而言之，该系统实现了一种计算机游戏，其中用户控制使用计算机图形开发的角色的动作。角色的动作是由特定手指运动过程中前臂肌肉的活动控制的。表面肌电信号由定制的弹性套筒捕获，该弹性套筒由聚氨酯弹性纱和尼龙纱组成的交织织物制成，并集成了 6 对无线表面肌电电极（尺寸：1 cm × 1 cm，SMK Co., Ltd, Tokyo，日本）。本研究中使用的弹性套管是原始模型的改进模型，具有 12 对电极[引文33 ]。电极对数减少一半，套管长度缩短，更容易应用。我们确认，使用当前套筒时，运动估计的准确性是可比的。EMG 电极的位置不一定必须对应于特定肌肉的腹部，而是大致定位，以便三对位于屈肌上方（例如指浅屈肌和深肌），另外三对位于伸肌上方（例如伸肌）前臂的指肌）。基于数学模型分析来自前臂肌肉的表面肌电图信号的模式（详情参见[引文33 ]）估计玩游戏时尝试的手指运动类型。在开始锻炼之前，记录特定手指运动期间的肌电信号，然后将其用作检测所执行的运动和肌肉活动水平的参考。当肌肉活动模式与参考匹配并且活动水平超过一定水平时，就会出现带有计算机声音的角色的动作（详见[引文33 ]）。

该游戏包括四个阶段，每个阶段都要求用户重复不同的动作组。每个阶段所需的手指运动都是为了适应各种偏瘫严重程度而设计的，这是对之前版本的修改[引文33 ]（表格1）。

在第 1 阶段和第 2 阶段，用户被要求重复尝试一组动作，包括全手指弯曲（第 1 阶段）和伸展（第 2 阶段），然后放松。第三阶段需要一组全手指弯曲动作，然后是伸展动作。如果参与者无法发挥可重复的 EMG 模式，因此即使在第 1 阶段也无法进行游戏，则参与者会玩第 0 阶段，其中任何 EMG 信号都可以使角色像第 1 阶段一样行事。

当肌肉活动模式与参考相匹配并且活动水平超过一定水平时，角色的动作（即制作、上菜、抓起或吃寿司）会随着计算机声音而生成，并且寿司盘会被堆叠起来作为积极的视觉反馈。成功表演的次数作为每次试验（60秒的比赛）的分数反馈给参与者，并记录试验的最高分和每天的总分。此外，记录并更新每个人在锻炼日之间的试验中的最高分。在会议之前的任何时候，参与者都会被指示一次尝试超过该人的最高分。出于娱乐目的，当总分或尝试次数达到一定值时，人物和物体的图形会发生变化。

实验方案
游戏化锻炼
参与者坐在显示屏前的轮椅或有靠背的椅子上。将受影响的手臂放在垫子上以支撑前臂并提供舒适的肢体位置。所有参与者在练习前都会了解如何操作游戏，并根据自己的运动功能水平体验一次阶段1或阶段0进行练习。至于练习，所有参与者都从第 1 阶段开始，进入下一个阶段，直到达到最高可玩阶段，在该阶段中，他们能够在前 10 秒内至少控制一次角色的动作。每个阶段的游戏时间设置为 60 秒（一次试验）。完成最高可玩阶段后，他们再次从第 1 阶段开始玩，并重复循环，直到 15 分钟的练习时间结束（一轮）。

常规自我锻炼
参与者坐在轮椅或椅子上进行个性化的自我锻炼，包括受影响一侧的手指运动。指定的 OT 根据运动功能水平选择个性化任务。能够抓取物体的参与者执行了诸如玉米运输、钉子运输和抓取多个 otedama 袋（装满豆子的小袋子）等任务。由于手指严重功能障碍而无法抓握物体的参与者进行了主动辅助手指练习，例如重复手指弯曲和放松，并利用功能性电刺激前臂屈肌的辅助技术。传统的自我锻炼不包括任何认知训练或伸展等被动训练。练习时长为每次15分钟，类似于游戏化练习。指定的 OT 准备了任务，但在演习期间没有在场。在七个锻炼日中，每个参与者都重复相同的锻炼任务。

临床运动评估
SIAS-FF、Fugl-Meyer 上肢评估 (FMA-UE) [引文37 ]，以及行动研究手臂测试（ARAT）[引文38 ]被用作临床运动评估来指定参与者的特征。这些分数由负责的 OT 每两周评估一次，并使用距离第一个锻炼日最近的一天获得的分数。

主观评估
使用 NRS 评估对愉悦性、继续动机和有效性预期的主观看法（图S1）。NRS 是一个 11 点李克特量表，范围从 0 到 10，值越高表示积极反应。每天完成每项练习后评估继续的乐趣和动力，并在完成所有 7 天的练习后评估一次效果预期（图1a）。考官留在后面，在参与者评分期间对量表一无所知，以防止他们做出额外的考虑。

统计分析
为了比较游戏化锻炼和传统自我锻炼之间的主观评分和继续乐趣和动机的时间过程变化模式，对锻炼因素（两个水平）和时间（两个水平）进行了双向方差分析（ANOVA）。七个级别：第 1-7 天）。所有方差分析均通过莫奇利球形检验的方差同质性假设进行检验。对于那些违反该假设的测试，报告了 Greenhouse-Geisser 校正统计量。使用配对t检验来比较练习之间的预期有效性的评级。统计显着性设定为p  < 0.05。效应大小以方差分析的部分 eta 平方值和t的科恩d值报告-测试。所有测试均使用 SPSS 版本 26（IBM Inc.，Armonk，纽约，美国）进行。

结果
参与者的特征呈现在表2。参与者的手指功能（SIAS-FF 为 1B-4）和上肢功能（FMA-UE 为 10-65）存在广泛的运动障碍。他们还表现出广泛的运动活动能力（ARAT 中为 3-57）。非连续7天的锻炼持续8-12天，参与者的锻炼天数间隔在0到2天之间，具体取决于实验者的轮班。没有参与者退出研究。研究期间没有发生不良事件。

关于主观评估，NRS 的愉悦性显示，游戏化锻炼比传统的自我锻炼得分更高（双向方差分析：锻炼的主效应：F 1,9 = 16.8，p  = 0.003，η p 2 = 0.65）（图2a）。任一运动的七个运动日内得分均未发生变化（天数的主效应：F 6,54 = 0.4，p  = 0.85，η p 2 = 0.05；交互作用：F 1,9 = 1.4，p  = 0.20，η p 2 = 0.14）。继续动机也观察到类似的趋势，其中游戏化锻炼的 NRS 高于传统自我锻炼的 NRS（双向方差分析：锻炼的主效应：F 1,9 = 25.1，p  = 0.001，η p 2 = 0.74) (图2b）。两种练习均未发现显着的时间过程变化（时间的主要影响：F 6,54 = 0.7，p  = 0.68，η p 2 = 0.07；交互作用：F 2.5，22.6 = 2.6，p  = 0.08，η p 2 = 0.23）。 关于有效性的预期，虽然游戏化练习的分数比传统自我练习相对较高，但练习之间没有统计学上的显着差异（t 9 = 2.3，p  = 0.051，d = 1.01）。图2c）。为了定性调查具有不同可玩阶段或运动功能的亚组之间对游戏化练习的主观看法的差异，我们将参与者细分为能够玩第 2 阶段 ( n  = 3) 或第 3 阶段 (n = 7) 的人，或无法玩第 2 阶段 ( n  = 7) 的人。具有更严重（SIAS-FF 上 1 C 或更少，n  = 5）或更轻微（SIAS-FF 上 3 或更大，n  = 5）手指运动功能。结果，能够玩第 3 阶段的参与者在游戏化练习中的得分往往高于那些能够玩第 2 阶段的参与者，而在传统的自我练习中没有观察到这种趋势。手指运动功能也观察到类似的趋势（图S2）。

讨论
本研究通过比较所开发的运动与传统自我运动的主观观点的每日变化，调查了所开发的肌电图控制的游戏化运动系统的可行性，该系统旨在重复训练手部手指运动。结果显示，在为期 7 天的练习中，人们对享受感和继续动机的看法始终比传统自我锻炼的看法更加积极，两种练习的分数均保持不变，没有明显下降。这些结果表明，开发的游戏化系统可能有潜力保持中风患者继续单调重复的手指运动的动力和乐趣。

尽管有一些研究调查了日常游戏化锻炼的主观观点，但大多数研究都是在健康志愿者中进行的，而中风患者的观点仍不清楚。范德科伊等人。(2019) 报告了健康老年人和年轻人的游戏化练习与常规训练的比较，前者表现出更高的愉悦感和动机得分，并且在多次训练后（每天 3 次，三天总共 9 次）并没有下降。 ）[引文31 ]。本研究在患有运动障碍的中风患者中证明了类似的结果。中风的人容易疲劳[引文39 ,引文40 ]，并且由于运动麻痹，运动需要大量的努力。此外，他们的康复动机受到多种因素的负面影响，包括身体和认知障碍。引文41 ]，说明他们很难保持康复锻炼的动力。事实上，据报道，在中风、肌肉骨骼疾病、血管/心脏病、退行性疾病、神经系统疾病、糖尿病和呼吸系统疾病患者中，中风患者参加运动等活动的比例最低，而不活动的比例最高。引文42 ]。然而，目前的研究表明，我们的游戏化系统可以比传统的自我锻炼更大程度地激励中风患者继续锻炼。为了概括我们的结果，需要对患有其他健康问题（例如脊髓损伤）且体力活动水平较低的人进行进一步研究。

此外，值得注意的是，参与者进行游戏化练习的频率高且每次持续时间长。在之前的研究中，三天的锻炼都是零星进行的，每天之间至少间隔一周，一次锻炼只持续4分钟。引文31 ]。相比之下，在本研究中，锻炼日之间的最小间隔（8-12天内不连续的7天）最多为0天和2天，每天一次持续15分钟。据了解，上肢运动麻痹训练时，尽可能增加剂量对于促进运动恢复至关重要。引文5 ,引文6 ]，表明更高频率和更长持续时间的训练可能会产生积极的效果。因此，与之前的研究相比，以相对更高的频率和更长的持续时间获得了类似的结果（主观视角得分没有明显下降），这一事实表明我们的游戏化运动在维持旨在恢复上肢运动的重复训练方面具有潜在的贡献。中风患者。

尽管本研究考察了 7 天期间主观观点的变化，但尚不清楚当锻炼持续较长时间时主观观点如何变化。中风后运动性麻痹的大部分恢复发生在发病后的前三个月，随后是缓慢、持久的恢复，通过持续锻炼可以预期恢复。引文43 ]。由于这意味着长期康复对于中风患者很重要，因此需要进一步检查以探讨运动超过 7 天后主观观点如何变化。

虽然游戏化锻炼通常可以增加锻炼的乐趣和动力，但如果相同的内容持续下去，用户可能会在某些时候失去兴趣。相比之下，我们的系统是根据中风康复中保持动力的基本因素设计的，例如目标设定、任务难度控制和反馈。引文44 ]。首先，系统实现了记录每次尝试分数的设置，并增加了每个目标实现的图形类型，这可以鼓励用户达到并超越以前的分数。其次，该系统可以根据运动障碍的严重程度选择阶段来控制难度级别，并且可以进行调整以适应各种运动障碍的严重程度。引文33 ]。此外，该系统间接地提供关于肌肉活动量（即，肌肉活动是否足够）作为图形动作的反馈以及这些动作的成功率作为总分。据报道，控制难度水平并提供适当的反馈可以有效促进游戏化练习中的内在动机（由活动固有的享受和满足感驱动的动机）。引文29 ,引文45 ,引文46 ]。由于这些原因，目前的锻炼系统预计即使长期使用也能保持参与者的积极性。然而，进一步分析发现，对游戏化练习的看法可能会受到手指运动功能水平和可玩舞台水平的影响，即那些运动功能较好或能够玩的人较高的阶段往往对游戏化系统有更积极的看法。这些结果表明，该系统仍有改进的空间，以便更严重的偏瘫患者可以与轻度偏瘫患者一样拥有更积极的观点。

有趣的是，本研究表明，与游戏化锻炼类似，传统的自我锻炼并不会导致持续锻炼的乐趣和动力显着下降，即使分数普遍较低。此外，两种练习的预期效果没有显着差异。由于传统的自我练习是由非常了解参与者的障碍的治疗师确定的，因此对其有效性的期望可能相对较高。另一种可能性是，这可能仅仅是由于样本量较小。对效果的预期增加了老年人锻炼的动力[引文47 ]。因此，相对积极的效果预期可能有助于传统自我锻炼训练的持续动力。与传统自我锻炼相比，游戏化锻炼的有效性预期没有显着差异的结果也表明，我们的游戏化系统可能会引起参与者对治疗师提供的个性化自我锻炼的足够期望。

尽管目前可行性研究的结果很有希望，但在未来的研究中必须解决一些局限性。如上所述，这项研究进行了 7 天。目前还不清楚，当演习进行较长时间时，这些观点会如何变化。此外，练习之间的难度不能完全匹配，这可能会导致参与者对练习的主观看法不同。尽管游戏化练习的可玩阶段和传统自我练习的任务是根据个人的运动功能选择的，但匹配两种练习的难度水平可能具有挑战性。两种情况的干预顺序是固定的，游戏化练习是后来进行的，这可能会影响结果。例如，主观观点可能受到参与者在进行游戏化练习时可能感到的疲劳的影响。我们使用 NRS 来评估对愉悦性、继续动机和有效性预期的主观看法，因为 NRS 在之前的几项研究中已广泛用于类似目的[引文31、引文48 ]。然而，其用于这些目的的用途尚未得到验证，因此需要进一步的测试来验证。在本研究中，无法比较两种情况下 15 分钟干预期间的运动次数，因为没有记录传统自我锻炼期间的运动次数。未来研究游戏化系统对运动期间运动次数的影响将是一个有趣的话题。最后，这项研究无法验证使用该系统的重复锻炼是否可以防止运动功能下降或改善。未来的研究应该检查游戏化运动对运动恢复的影响。

结论
本研究调查了开发的肌电图控制游戏化运动系统用于中风患者重复手指运动训练的可行性。与传统的自我锻炼相比，开发的游戏化系统在为期 7 天的锻炼中始终表现出对继续锻炼的乐趣和动力的积极看法。使用开发的游戏化系统进行锻炼可能有可能使中风患者保持动力和享受，以继续单调的重复性手指运动。