严肃游戏在认知障碍人群中应用的范围综述

张薛晴，宋玉磊，田 萌，陈宇晴，王 伟，向文涛，徐桂华，柏亚妹

（1.南京中医药大学护理学院，江苏 南京 210023；2.南京医科大学生物工程与信息学院，江苏 南京 211166）

严肃游戏（serious game，SG）由Clark在1970年首次提出，指专门通过数字设备实现医疗健康教育的“严肃”目的而设计的游戏。通过数字化桌面游戏、模拟技能训练等多种形式，提高个人在“现实”世界中的知识、技能或态度[1]。认知障碍人群认知功能下降大于预期年龄的认知下降[2]，严肃游戏可锻炼多任务处理、沟通决策等技能，提高认知水平[3]。严肃的游戏和游戏化干预措施在认知障碍人群中应用日益广泛，但其任务设计、评价指标、评估流程等存在较大异质性，需进一步规范，以评估其应用价值。本次研究旨在了解严肃游戏在认知障碍人群中的应用现状，分析严肃游戏应用的具体细节，明确当前研究进展及不足，为严肃游戏在认知障碍人群中的规范、合理应用提出建议。

1 资料与方法

1.1 文献纳入和排除标准 根据Peters MDJ等[4]制定的PCC（participant，concept and context）原则确定纳入标准，即研究对象（Participants）、概念（Concept）、情境（Context）。①研究对象：认知障碍人群；②概念：严肃游戏，包括线上及线下形式；③情境：认知评估和（或）认知干预。排除标准：①严肃游戏的开发、设计等相关研究；②无法获取全文和摘要的文献、会议论文；③综述、系统评价等二次研究；④重复发表和质量较低的文献。

1.2 文献检索 检索采用主题词结合自由词的方式检索建库以来至2023年5月发表在PubMed、Web of Science、Cochrane Library、MEDLINE、CI-NAHL、万方、知网、维普中关于严肃游戏应用于认知障碍中的相关研究。采用主题词结合自由词进行检索，中文数据库以中国知网为例，检索式为：SU=（‘认知障碍’+‘轻度认知障碍’+‘认知下降’+‘认知损害’）AND TKA=（‘严肃游戏’+‘教育游戏’+‘游戏评估’+‘游戏平台’+‘游戏教学’+‘教育游戏’）。英文检索以PubMed为例，检索式为（"serious"[All Fields]AND"game"[All Fields]AND("cognitive dysfunction"[MeSH Terms]OR("cognitive"[All Fields]AND"dysfunction"[All Fields])OR"cognitive dysfunction"[All Fields]OR"cognitive"[AllFields]AND"impairment"[All Fields])OR"cognitive impairment"[All Fields]）。

1.3 文献筛选 检索文献题录导入NoteExpress去除重复文献，由2名经过循证护理培训的研究人员根据纳排标准独立进行文献筛选，过程中遇到分歧时通过第3人小组会议最终确定符合标准的文献。

1.4 数据提取与分析 2名研究者独立筛选标题和摘要，确定可能符合纳入标准的研究，根据研究问题提取相关信息，包括作者、国家、发表年份、研究类型、研究对象、样本量、游戏内容、应用情景、频次时间、研究结果、局限性，并进行汇总分析。

2 结果

2.1 纳入文献基本特征 共检索到856篇文献，删除584篇重复文献、5篇无法获取全文文献、226篇与本研究问题不符文献，21篇文献质量较低，7篇为游戏设计开发类，最后纳入13篇文献。确定纳入的研究类型含随机对照试验（n=4）、类实验研究（n=7）、横断面研究（n=2），共涉及9个国家，提取的基本信息详见表1。严肃游戏在认知障碍各阶段人群中均有应用。纳入的13项研究应用类型分为认知障碍人群的干预（n=9）与认知评估（n=4）两大类应用情景，其中，在家庭环境下开展的有3项，在医疗机构或专业医护人员指导下进行的有7项研究，其余未说明应用场景。干预形式主要包括线上线下小游戏、虚拟仿真软件、体感游戏等形式进行认知、感官、运动等多维度训练。评价指标较以神经心理学测试和自理能力评估为主，其中2项研究加入脑电图信号作为客观观测指标。

表1 纳入研究的基本特征

2.2 认知障碍人群中严肃游戏应用类型

2.2.1 设计特定游戏环节锻炼不同认知功能 对于认知严肃游戏来说，需要实现的目标包括持续的注意力、记忆力和执行能力。我国学者设计的“脑有所乐”通过“物体分辨和记忆排序游戏”“看字读色游戏”“寻宝大作战游戏”实现视知觉训练、手眼协调训练、短期记忆训练[8]。韩国设计的Brain Talk游戏中“制作披萨”要求查看订单，并在适当的时间烘焙，以做出正确的早餐，主要为了提高计划、思维和注意力，“捕鱼”要求当移动的鱼和青蛙出现时触摸屏幕，用于锻炼注意力、敏捷性、视听反应和协调性[10]。德国“MemoreBox”设计了摩托车、保龄球、乒乓球、唱歌、邮递员和跳舞游戏，注重记忆、平衡、手眼协调、反应能力的不同组合[11]。

2.2.2 融合认知干预理念与干预机制设定游戏场景我国Chang CH等[6]设计的“体感游戏”融入了怀旧疗法与手势训练，研究发现每个手指都有不同的功能，与大脑的不同区域相连。手指可以使大脑运动皮层和体感皮层的血流增加10%以上，从而有效预防痴呆症[18]，而怀旧疗法则被认为是较为成熟的认知障碍非药物干预手段[19]。通过在游戏场景中整合干预元素，区别于传统的认知干预，在轻松的氛围中提高使用者积极性，从而获得更好的干预效果。

2.2.3 收集游戏指标来创建认知可测量任务，评估认知下降 希腊Iliadou P等[13]通过在老人体验“虚拟超市”购物流程等过程中采集脑电图信号，发现虚拟超市测试可代替神经心理学测试作为认知下降评估工具。法国设计的“厨房和烹饪”游戏通过监测游戏性时间同样发现，不同游戏活动的时间与神经心理测试的表现一致，可区分AD和MCI患者[17]。

2.2.4 模拟神经心理学测试程序化评估认知水平 西班牙设计的“Episodix”是以加利福尼亚语言学习纸质测试为基础开发的数字游戏，用于评估情景记忆。游戏设计老年人在城镇中进行虚拟漫步，任务对象以视频或音频的形式出现。利用经历的回忆程度测试认知情况，可作为区分轻度认知障碍、阿尔茨海默病和健康个体的有效工具[16]。

3 讨论

3.1 适用于认知评估和认知干预多种情景，有效改善认知功能 认知功能涉及记忆、信息处理、注意力等多个领域，完整的神经心理学测试筛查耗时较长[20]，且专业人员在场会影响老年人评估心理，继而影响测试结果。作为认知评估工具，严肃游戏设定标准化流程进行认知筛查，目前大多数研究时长为15～30 min，通常根据受试者游戏表现得分或游戏时长等进行判断[15]。Valladares-Rodriguez S等[16]和Iliadou P等[13]还加入游戏过程中脑电图变化指标评估认知功能，使得评估结果更为客观精准。作为干预手段，严肃游戏将注意力、记忆力和执行能力等认知功能训练融入到游戏情境中，从而对使用者心理和行为产生影响，具有较好的应用效果，研究结果表明[9，12，13]，严肃游戏干预后MoCA、MMSE评估认知功能均有所改善。此外，严肃游戏可在家庭、社区、机构等非医疗环境下使用平板或手机等移动设备进行，不受环境和时间限制，有助于降低训练成本。

3.2 改善日常活动能力，提升生活质量 严肃游戏除改善认知功能，产生近迁移，还能改善日常生活能力、注意力、执行力等其他方面，产生远迁移。研究发现，老年人日常生活活动能力的损伤显著增加发生认知功能障碍的风险[21]，通过日常活动能力评估与干预可逆转或延缓认知衰弱进程[22]。因此，大部分的认知严肃游戏设置老人熟悉的生活场景、工具事务处理或者日常活动技能作为训练环节，如超市购物、厨房烹饪、打电话等，进行训练之后老人日常生活活动能力显著提高[13，14，17]。背后机制可能与身体和认知挑战的结合有助于激活大脑组织，保持神经能力，游戏还可以改善对注意力的控制，这反过来又可以改善认知功能[23，24]。此外，部分游戏设置运动项目作为游戏环节，如奔跑、投篮[15]、乒乓球[11]等，通过运动可以增加大脑循环、增加神经递质的可用性及增强生理和神经过程来改善认知表现[25，26]。

3.3 改善老年人情绪，提高训练积极性 大量重复训练是功能改善的前提，枯燥的训练会降低参与积极性，产生倦怠[27]。研究显示[28]，传统认知训练过程中断率在15%以上，而4周内在iPad上进行游戏训练8 h，参与者在整个游戏过程中保持了高水平的乐趣和动力。老年人对参与严肃游戏训练较之传统干预的满意度更高，原因可能在于训练的自由度更高，游戏化的训练同时可提高自信心并提供合适的反馈，最大限度地提高老年人游戏参与度[29]。同时游戏内含的奖励机制和外在的进步表现也会带来成就感，游戏带来的独特沉浸感和挑战性也可给老人带来积极体验和积极情绪，产生更高的自我效能感[30]。严肃游戏作为低障碍、低成本和可持续的检测和干预方式正在逐步应用于医疗领域[31]，已经取得一些成效，建议从以下几个方面深入研究。①既往的研究大多集中于严肃游戏对于认知障碍干预效果研究，仅少数研究应用于认知功能评估。建议结合生物标记物、脑电信号等客观指标，探索严肃游戏辅助认知诊断分类效果。②当前研究类型局限，样本量较小，大多评估整体认知功能，未细化到各个认知域效果评估，建议未来开展更多随机对照研究，进一步分析不同游戏场景设置、环节设定对不同认知域的影响。③随着认知严肃游戏的实施，还可从游戏设计的科学性、场景应用的拓展性、效果评价的多样性等方面不断完善，提高严肃游戏的干预质量。