教育机器人干预脊髓性肌萎缩症儿童运动及认知社交功能的单案例研究

本研究针对脊髓性肌萎缩症（SMA）儿童的运动、认知和社交功能缺陷，采用RE4BES协议指导下的教育机器人（ER）干预方案，通过单案例ABA设计（基线A1-干预B-基线A2）结合Blue-Bot和LEGO? WeDo 2.0活动。结果显示，干预显著改善患儿精细/粗大运动技能（Tau=-1,p<0.001）和视觉-运动整合（VMI提升27分），并增强课堂合作与主动性。该研究为罕见神经肌肉疾病儿童提供了创新性康复教育范式。

　　

在特殊教育领域，脊髓性肌萎缩症（Spinal Muscular Atrophy, SMA）儿童面临多重挑战。这种罕见的神经肌肉疾病导致进行性肌肉萎缩，严重影响患者的精细运动控制、视觉-运动整合能力和社交参与度。尽管教育机器人（Educational Robotics, ER）已在自闭症谱系障碍（ASD）和注意力缺陷多动障碍（ADHD）等特殊需求儿童中展现出潜力，但针对SMA这类复杂运动功能障碍的应用仍属空白。传统康复方法往往难以激发患儿持续参与的动机，而标准化ER方案又缺乏针对神经肌肉疾病个体的适应性设计。

为解决这一关键问题，来自意大利的研究团队在《Computers in Human Behavior: Artificial Humans》发表了一项开创性研究。该团队基于RE4BES协议（Robotics for Empathic and Behavioral Enhancement in Special education）框架，首次将ER系统应用于SMA患儿的综合能力开发。研究采用单案例实验设计（Single-Case Experimental Design, SCED）中的ABA范式，通过24次标准化课程（8次基线A1-8次干预B-8次基线A2），结合Blue-Bot可编程机器人和LEGO? WeDo 2.0建构套件，对6岁女性SMA患儿进行多维度干预。评估工具包括视觉-运动整合测试（Beery VMI）和特制观察量表，采用Tau-U统计法分析干预效果。

主要技术方法
研究采用RE4BES协议指导活动设计，包含预备性活动（如乐高仿建）和进阶机器人任务。Blue-Bot通过平板界面解决患儿按键困难，LEGO? WeDo 2.0侧重精细动作训练。数据采集采用标准化观察量表（注意力行为16项、运动技能16项、社会认知态度24项）和VMI测试（含视觉感知与运动协调子测试），通过在线平台（TolmanItaDEV）进行Tau-U趋势分析。

3.1 Tau-U分析结果
运动技能维度呈现显著改善：基线A1至干预B阶段变化值Tau=-1（p<0.001），且干预后仍保持中等效应（Tau=-0.43）。视觉-运动整合标准分提升27分，运动协调子测试提高8分。社会认知方面，合作（Tau=0.97）、意识（Tau=1）和主动性（Tau=1）在干预阶段显著提升，但部分维度在后续基线出现回落。

3.2 VMI测试结果
干预后视觉-运动整合标准分从73提升至100（+27分），运动协调从85增至93分，视觉感知保持稳定（106→107分）。这一结果证实ER活动对空间协调和动作计划的促进作用。

4. 讨论
该研究证实RE4BES协议可有效适配SMA患儿的特殊需求。机器人活动通过三重机制发挥作用：①程序化路径规划强化工作记忆与选择性注意；②小部件组装改善精细动作控制；③协作任务增强社会参与度。值得注意的是，运动技能改善具有持续性，而社交维度部分指标出现回落，提示需要长期干预维持社交收益。

4.1 局限性
研究存在单案例设计的固有局限，缺乏对照组和盲法评估。实验者同时担任干预实施者和观察者可能引入偏倚。未来研究需扩大样本量并引入独立评估者。

4.2 未来方向
建议探索不同机器人类型（如人形机器人）的差异化效果，建立针对SMA的分级干预体系。结合脑机接口（BCI）技术可能进一步突破运动限制。

5. 结论
本研究为ER在神经肌肉疾病康复中的应用提供了首个实证案例。RE4BES协议通过模块化设计实现了个性化干预，其"认知-运动-社交"三位一体框架对特殊教育具有普适价值。该成果为开发基于机器人技术的精准康复方案奠定了方法论基础。