综述:沉浸式虚拟现实中用于上肢卒中康复的协同设计方法:一项叙述性综述

《Multimodal Technologies and Interaction》:Co-Design Approaches in Immersive Virtual Reality for Upper Limb Stroke Rehabilitation: A Narrative Review

【字体: 大 中 小 】 时间:2026年07月30日 来源:Multimodal Technologies and Interaction 3.3

编辑推荐:

  卒中相关的上肢损伤(stroke-related upper-limb impairment)是长期残疾的主要原因,沉浸式虚拟现实(immersive virtual reality,IVR)已成为增强康复强度和参与度的有前景工具。然而,IVR系统的有效性不仅

  
卒中相关的上肢损伤(stroke-related upper-limb impairment)是长期残疾的主要原因,沉浸式虚拟现实(immersive virtual reality,IVR)已成为增强康复强度和参与度的有前景工具。然而,IVR系统的有效性不仅取决于技术特征,还取决于其设计过程中如何纳入最终用户参与。本叙述性综述(narrative review)审视了用于上肢卒中康复的IVR系统开发中所采用的协同设计(co-design)方法,并评估利益相关者如何对系统设计和结果做出贡献。研究人员在PubMed、Scopus和IEEE Xplore中进行了文献检索,纳入了涉及IVR上肢康复且采用参与式设计(participatory design)、用户中心设计(user-centered design,UCD)或人本设计(human-centered design,HCD)的研究。共有13项研究符合纳入标准。大多数研究显示出中等水平的参与,其中7项归类为第4级(协作,Collaborate),3项为第3级(参与,Involve),1项为第2级(咨询,Consult),1项为第1级(告知,Inform),1项为第5级(共创,Co-create)。常见的设计原则包括任务特异性训练(task-specific training)、游戏化(gamification)、个性化(personalization)、自适应难度(adaptive difficulty)、有意义的活动(meaningful activities)和临床医生参与(clinician involvement)。尽管在可用性、动机和可接受性方面发现了积极结果,但大多数研究仍处于可行性或原型阶段,临床有效性的证据有限。反复出现的障碍包括技术复杂性、疲劳、认知需求、基础设施限制和临床整合挑战。总体而言,协同设计正越来越多地被纳入IVR卒中康复的开发中。然而,在整个创新生命周期中维持利益相关者伙伴关系仍不常见。未来研究应优先考虑纵向协同设计过程和严格的临床评估,以支持IVR系统向常规康复实践的转化。
1. 引言(Introduction)
卒中(stroke)是全球长期残疾的主要原因之一,给幸存者、家庭和医疗系统带来巨大的临床、社会和经济负担。卒中后残疾通常源于上肢运动损伤(upper limb motor impairments),这种损伤高度普遍并严重影响日常生活参与。这些功能障碍往往在卒中后持续存在,导致执行日常生活活动所需的身体功能(如伸手、抓握和释放物体)受损,进而影响卒中幸存者的整体生活质量。神经可塑性(neuroplasticity)是脑损伤后重组的关键机制,卒中后第一周到一个月是康复的关键窗口,但最佳训练时机和强度尚不确定。上肢运动功能恢复较慢可能源于使用频率、神经生理因素和痉挛状态的差异,因此需要高强度的重复性干预。由于神经可塑性变化由重复和任务特异性训练驱动,有效恢复需要持续、高强度的训练。然而,常规治疗往往无法提供足够的重复次数以实现有意义的长时期运动恢复。此外,卒中幸存者的康复优先事项随时间演变,从早期关注步行恢复转向对上肢功能日益重视,尤其是在回家后。以客户为中心的作业治疗(client-centered Occupational Therapy,OT)通过积极让患者参与治疗来提高其对作业表现的满意度,但可能不会显著改善整体日常功能或照护负担。虚拟现实(virtual reality,VR)作为创新工具被提出,以增强卒中康复的强度、参与度和可及性。VR系统根据沉浸程度分为完全沉浸式(fully immersive)、半沉浸式(semi-immersive)和非沉浸式(non-immersive)。沉浸式虚拟现实(immersive VR,IVR)通过头戴式显示器(head-mounted display,HMD)提供更高的参与度和真实感,可能更好地支持神经可塑性驱动的运动学习。证据表明,IVR可以改善上肢运动功能、患者动机、治疗依从性和生活质量,尤其当与常规OT或物理治疗(physiotherapy,PT)结合时。然而,VR康复的有效性不仅基于技术能力,还取决于设计质量以及与最终用户需求的一致性。定性研究也表明,卒中幸存者对VR康复的体验受到可用性、动机和与个人需求匹配程度的影响。从作业治疗师的角度,IVR在卒中康复中具有很大潜力,但需要用户中心设计、文化适应、充分培训和系统性支持以实现长期实施。人本设计(human-centered design,HCD)是一种设计理念,优先考虑人的需求、能力和情境,通过迭代改进和利益相关者参与促进在真实环境中的有意义整合。用户中心设计(user-centered design,UCD)通过强调用户在VR康复系统开发和评估中的需求、偏好和能力来应用这些原则。协同设计(co-design)是这些方法的协作实施,通过工作坊、访谈、迭代原型设计和生成性活动等方法积极让最终用户和其他利益相关者参与。这些方法应适应参与者的认知、运动和交流能力,包括失语症患者,同时解决与可及性、资源需求和迭代改进相关的实际挑战。在医疗保健中,协同设计通常经历准备、开发和评估阶段。准备阶段侧重于建立关系、明确期望和支持有意义的患者参与;开发阶段通过共同决策、迭代反馈以及将生活经验与临床专业知识融合来让利益相关者贡献;评估阶段根据参与者输入完善干预措施,同时反思设计过程及其结果。尽管兴趣日益增长,但缺乏对协同设计如何具体应用于上肢卒中康复IVR系统的综合描述,以及不同参与式方法如何促进卒中幸存者、临床医生和技术开发者之间的协作。本叙述性综述旨在审视IVR系统用于上肢卒中康复中的参与式设计和协同设计方法,具体探讨卒中幸存者、临床医生和技术开发者如何协作创建可用、有吸引力、临床有意义且符合既定治疗原则的解决方案。在本综述中,协同设计被广义定义为包括参与式设计(participatory design)、共创(co-creation)、UCD和HCD,只要最终用户至少参与系统开发的一个阶段。为确保研究选择与综合的一致性,为这些相关概念建立了操作性定义:HCD指考虑人类需求但没有持续用户参与的设计理念;UCD强调用户反馈驱动的迭代改进,用户主要通过评估和可用性测试贡献;参与式设计涉及利益相关者在特定开发阶段(如需求收集或原型评估)的参与;协同设计涉及利益相关者在多个迭代设计阶段作为积极贡献者;而共创代表最高参与水平,利益相关者在构思、开发、实施和评估中作为平等伙伴。

2. 材料与方法(Materials and Methods)
本研究采用结构化叙述性综述方法,综合关于协同设计方法应用于上肢卒中康复IVR系统的现有文献。使用PRISMA风格的流程图透明报告研究选择过程,未声称完全符合PRISMA 2020系统综述标准。为提高透明度和可重复性,应用了系统搜索程序,包括预定义资格标准、数据库搜索、去重以及标题、摘要和全文的结构化筛选。由于该新兴跨学科领域的研究设计异质性(包括定性研究、可行性试验、技术原型和试点实施),选择了此方法。与适用于狭义问题和同质数据集的系统综述相比,叙述性综述允许跨不同来源的灵活综合、解释和批判性反思,整合异质性研究设计的证据。未注册审查方案。在PubMed、Scopus和IEEE Xplore中进行了结构化搜索,覆盖从各数据库建库至最终搜索日期2026年5月1日。这些数据库确保覆盖临床康复研究(PubMed)、跨学科科学文献(Scopus)和工程/技术出版物(IEEE Xplore),共同代表IVR康复系统开发的核心领域。符合条件的出版物类型为同行评审期刊文章和会议论文,英文发表;排除会议摘要、社论、观点文章、论文和非同行评审预印本。研究相关标准:聚焦于IVR为基础的上肢卒中后康复,并明确描述涉及利益相关者(如卒中幸存者、临床医生或开发者)的参与式设计方法(包括协同设计、UCD或HCD)。排除仅关注非沉浸式或半沉浸式VR、无上肢相关性的下肢康复,或设计过程中无最终用户参与的研究。研究选择和提取以结构化透明方式进行,遵循叙述性综述的既定建议。尽管是叙述性综述,报告和方法透明度参考了叙述性综述文章评估量表(SANRA)的原则,特别是关于文献搜索描述、纳入标准和结构化综合的清晰性。标题/摘要筛选和全文资格评估由一名评审员进行,模糊案例通过研究团队共识讨论解决。作为事后可靠性评估,第二名评审员独立使用所提出的五级协同设计分类框架对四篇随机选择的研究(占纳入研究的31%)进行分类,使用Cohen's Kappa系数评估评审员间一致性。初始搜索策略结合四个核心概念领域:卒中、虚拟现实、协同设计方法和上肢康复。具体搜索字符串如下:(“stroke” OR “post-stroke” OR “cerebrovascular accident” OR “hemiplegia” OR “hemiparesis”)AND(“virtual reality” OR “immersive virtual reality” OR “head-mounted display” OR “head mounted display” OR “VR”)AND(“participatory design” OR “co-design” OR “co creation” OR “co-creation” OR “user-centered design” OR “user centered design” OR “human-centered design” OR “human centered design” OR “design thinking”)AND(“upper limb” OR “upper extremity” OR “arm rehabilitation” OR “motor recovery” OR “neurorehabilitation”)。该高度特异性搜索产生的结果数量有限,鉴于该领域的新兴和跨学科性质,研究很少同时整合所有四个领域。鉴于IVR和协同设计文献的跨学科性质以及初始高度特异性四概念查询的有限结果,搜索策略使用预定义原则迭代扩展,包括(i)解耦组合概念块,(ii)移除过于严格的布尔约束,(iii)为协同设计和参与式设计添加同义词。每次迭代均有记录,调整包括扩展“co-design”以包含“participatory design”、“co-creation”和“user involvement”,并分离康复和VR概念块以提高敏感性。然后将其分为3类,每类包含特定搜索词(见表1)。完整的数据库特定搜索字符串,包括对PubMed、Scopus和IEEE Xplore的调整,见补充表S1,以促进可重复性和未来的更新。设计并使用了协同设计分类框架,在数据收集和综合过程中全面检查并比较纳入研究中参与式方法的变异性。该框架因IVR康复研究中缺乏协同设计过程的标准化报告而必要,其中参与式设计、UCD和HCD等术语经常同时使用而无明确操作定义。该框架是探索性的,未经外部验证。五级协同设计分类框架的制定借鉴了已建立的参与式设计和参与模型,特别是IAP2公众参与频谱。该框架将利益相关者参与从被动咨询到主动伙伴关系的递增水平概念化。基于这些原则,我们针对IVR康复研究背景调整了简化的五级结构,重点关注设计评估过程中最终用户参与的程度和时机。所提出的五级协同设计分类框架进一步由全面的参与和协作设计理论框架丰富。Arnstein的公民参与阶梯将参与描述为从非参与到公民控制的连续体,强调参与与决策权之间的相关性。Sanders和Stappers将协同设计描述为创造力和合作的连续体,区分用户作为信息提供者、设计活动参与者和知识创造中的积极协作者。Chamberlain等人强调,人机交互(human-computer interaction,HCI)中的协同设计涉及利益相关者之间的协商协作,专业知识和权威的分配影响设计结果。尽管这些框架提供了重要的理论基础,但并非专门为沉浸式康复技术设计。当前范式通过强调技术开发过程中利益相关者参与的时机、连续性和影响,将这些理念应用于IVR卒中康复。概念术语和五级框架处理利益相关者参与的互补但不同方面。HCD、UCD、参与式设计、协同设计和共创描述研究报告的设计理念或方法论方法,而五级框架操作化开发过程中利益相关者参与的程度、连续性和影响。因此,作者使用的术语并不直接决定分配的协同设计级别。例如,被描述为“协同设计”的研究可能对应第2级或第3级,如果利益相关者主要提供反馈或仅在选定阶段参与;而应用UCD原则的研究可能达到第4级,如果用户持续参与迭代决策和改进。同样,共创术语不自动指示第5级,除非利益相关者表现出持续的伙伴关系、共享所有权和贯穿整个创新生命周期的参与。该框架根据利益相关者参与在整个系统开发生命周期中的程度和连续性对研究进行分类,从无参与到完全嵌入的共创,而非使用设计词汇进行分类。建立了五个层级:第1级(告知,Inform):最终用户需求间接来源于临床专业知识、文献或回顾性数据,无直接用户参与设计过程。第2级(咨询,Consult):利益相关者就系统需求、可用性或可接受性提供反馈,但其贡献对后续设计决策影响有限。典型活动包括访谈、调查、问卷、焦点小组或孤立可用性评估,其中利益相关者视角被收集但未通过迭代设计修改整合。第3级(参与,Involve):利益相关者积极参与系统开发的选定阶段,如需求识别、原型评估或可用性测试,对特定设计元素有反复但有限的贡献。该级别的证据包括多次利益相关者参与活动,反馈有助于系统特征的改进,但利益相关者未贯穿整个开发过程持续参与。第4级(协作,Collaborate):利益相关者参与多个迭代设计周期,并贡献于系统改进、功能性和评估的决策。归类于该级别的研究通过协同设计工作坊、迭代原型设计和最终用户、临床医生与开发者之间的联合讨论等活动展示重复协作,利益相关者输入直接影响系统开发。第5级(共创,Co-create):利益相关者作为平等伙伴参与整个创新过程,包括构思、开发、实施和改进。该级别的研究展示持续和纵向的协作、设计决策的共享所有权以及利益相关者专业知识在真实临床或康复环境中的整合。重要的是,所提出的级别不应被解释为方法学质量、有效性或个别研究优越性的指标。更高级别表示利益相关者参与的更大报告深度和连续性,而较低级别可能反映不同的研究目标、开发阶段或实际约束。未进行正式偏倚风险或质量评估,因本综述旨在映射和综合协同设计方法而非评估干预有效性。因此,分类应解释为探索性的。

3. 结果(Results)
研究选择过程在PRISMA流程图(见图1)中展示。通过数据库搜索共识别出5957条记录(PubMed 1140条,IEEE Xplore 1187条,Scopus 3630条)。去除重复(1578条)后,基于标题和摘要筛选4379条记录,其中4246条因不符合资格标准被排除,包括错误人群、非沉浸式或半沉浸式VR、缺乏协同设计方法或不适当研究设计。随后,133篇全文文章进行资格评估,120篇因错误人群、缺乏协同设计方法或缺乏上肢参与而被排除。最终,13项研究符合纳入标准并纳入最终综述(见表2)。使用标准化表格提取数据,包括研究特征、参与者详情、IVR系统描述、协同设计方法、阶段和级别、识别的关键设计因素、遇到的障碍和报告的结果。根据SANRA叙述性综述指南,未对纳入研究进行正式偏倚风险或方法学质量评估,而是综合聚焦于研究特征、设计类型和证据水平的结构化描述,以确保透明和解释性报告而非干预有效性的定量评估。对四篇随机选择的研究进行了事后可靠性评估,独立分类显示评审员之间高度一致(Cohen's κ = 0.64),分歧较小并通过讨论和共识解决。

3.1. 研究的地理分布(Geographic Distribution of Studies)
纳入研究的地理分布展示了跨多个大洲的广泛国际代表性。欧洲占最大比例(7/13,53.8%),包括葡萄牙、荷兰、意大利、芬兰、英国和挪威的研究。北美和南美贡献了三项研究(3/13,23.1%),包括美国、墨西哥和哥伦比亚。此外,其余研究在大洋洲(澳大利亚)和非洲(埃塞俄比亚)进行,各占一项(1/13,7.7%),突出了证据基础的全球范围。总体而言,尽管欧洲在研究集中度方面占主导地位且存在一定地理多样性,但证据基础仍不足以支持全球外部有效性的有力主张。

3.2. 协同设计参与的模式和深度(Models and Depth of Co-Design Participation)
所回顾的研究在协同设计方法的实施和全面性方面表现出显著异质性。利用所提出的五级分类框架,仅一项研究达到了完全共创级别(第5级),定义为在真实临床环境中贯穿整个干预生命周期的持续利益相关者参与。大多数研究归类于中间级别,即第3级(参与)和第4级(协作),其中利益相关者参与选定的或几个迭代开发阶段。少数研究表现出较低水平的参与,包括咨询性(第2级)或临床医生驱动的方法(第1级),其中最终用户输入有限或间接。若干研究使用了结构化的HCD框架,包含观察、构思、原型设计和评估的迭代循环。例如,一项研究实施了一个多阶段HCD流程,包括临床观察、专家访谈、调查和参与式工作坊,以告知定制化恢复阶段和临床需求的IVR神经康复环境。另一项研究通过迭代参与式工作坊和与卒中幸存者、临床医生及开发者的访谈,在多个改进循环中优化了家庭IVR康复场景。此外,其他研究通过实施更结构化的设计思维(design thinking)或设计科学研究框架,明确将利益相关者纳入共情、定义、构思、原型和测试阶段。两项研究展示了如何通过涉及患者、临床医生和开发者的全周期参与式设计迭代改进游戏化IVR康复系统。为了促进实时适应和系统改进,两项研究将协同设计扩展到临床环境,将卒中幸存者和医疗专业人员纳入康复设施中。尽管缺乏完全记录的HCD或设计思维模型,几项研究使用了迭代的用户中心或参与式设计方法,涉及利益相关者在原型设计和评估的重复循环中。例如,一项研究使用多个迭代开发周期(P0–P9)通过焦点小组和试点测试整合治疗师和卒中患者的反馈,改进了自适应虚拟镜像治疗系统。另一项补充研究在更大队列中进一步评估了该系统,确认了可用性、可接受性和关键用户体验结果,从而将证据从早期可行性扩展到更稳健的评估。类似地,一项研究对卒中幸存者进行了连续的游戏测试,以逐步优化可用性、参与度和任务设计,而另一项研究整合了调查、焦点小组和可用性测试,以告知家庭IVR康复游戏的迭代开发。尽管没有完全的迭代参与式设计周期,一项研究描述了中等程度的协同设计,其中临床医生指导原始场景的创建,患者输入影响后续改进。然而,并非每项研究都在每个开发阶段纳入患者。由于伦理和实际限制,一项研究提供了临床医生驱动的早期协同设计范式示例,其中治疗师在患者参与之前告知系统设计。同样,另一项研究主要依赖治疗师驱动的需求收集,迭代修改发生在健康志愿者测试之前。最成熟的参与式模型由一项研究展示,其中在包括100名卒中幸存者和跨学科团队的8周康复计划中维持了共创。

3.3. 支撑IVR康复系统的设计原则(Design Principles Underpinning IVR Rehabilitation Systems)
注重任务特异性、重复性运动训练以符合神经可塑性机制,通过游戏化或功能意义的上肢活动执行,是主导方法。这些任务通常基于运动学习概念,如目标导向活动、重复和进阶。若干系统还包括自适应难度和个性化方法,以便根据用户能力、表现或恢复阶段实现实时任务复杂度调整。在资源有限的情况下,个性化还包括文化和背景适应,如语言本地化和情境特定内容设计。为了增强运动学习、身体意识和沉浸感,整合多模态反馈和具身化(包括听觉、视觉,在某些情况下包括触觉或振动输入)也很重要。因此,这些系统通常通过镜像运动、手势交互或化身表示优先考虑具身化,以促进与患肢的交互。特别是在家庭或无监督康复环境中,游戏化和动机设计被反复纳入以增强参与度、依从性和用户体验,包括交互式任务、游戏叙事、评分系统和奖励。协同设计方法进一步强调生态有效性和有意义任务设计,系统包含熟悉或真实世界活动,如烹饪、绘画、农业或日常生活活动。为了改善动机和参与度,康复有时扩展到社交或协作环境,允许与同伴或治疗师互动。此外,若干研究强调了临床医生参与和系统管理的重要性,包括治疗师在环设计、可调节训练参数和远程监控能力。此外,所有系统始终优先考虑可及性、安全性和可用性,包括限制认知负荷、简化交互(例如减少对复杂控制器的依赖)、确保在无监督或家庭环境中的安全使用,以及适应各种身体和认知障碍。努力创建负担得起、可扩展且适合情境的解决方案,特别是针对家庭康复和低资源环境,也展示了更广泛的可及性考虑。

3.4. 实施和可用性的障碍(Barriers to Implementation and Usability)
尽管总体可行性和可用性结果积极,但所有纳入研究中发现了几个反复出现的障碍。这些障碍主要源于技术可用性、用户能力、临床整合和情境限制。在研究中,显著障碍是交互复杂性和运动限制,特别是对于偏瘫、手部灵活性降低或精细运动控制受损人群的控制器或手部追踪系统问题。具身化和校准问题,如视觉-本体感觉失配、躯干代偿运动以及在沉浸式环境中精确映射受损肢体运动方面的挑战,与之强烈相关。身体疲劳、不适和与晕动病相关的症状在若干研究中也被描述,特别是在IVR环境中长时间或重复的上肢运动活动中。这些问题在老年人以及需要持续参与或连续手臂伸展的系统中尤为明显。在具有自适应难度、镜像治疗条件、多用户环境或新颖交互范式的系统中,认知负荷和界面复杂性也是常见报告挑战。有时需要简化界面以响应迭代反馈,以提高可用性并减少认知负担。此外,基础设施和技术限制普遍存在,特别是在临床或低资源环境中,包括资金限制、设备可用性、维护问题以及临床工作人员缺乏技术专长。成本和硬件可及性也被认为是更广泛实施在实际康复环境中的障碍。对于设计用于医院环境外自主家庭康复的系统,报告了患者安全问题、缺乏实时监督、监控限制以及训练效果向现实世界功能恢复转化的不确定性。此外,几项研究强调了可用性变异性及异质性用户反应,其中参与度、感知能力和满意度根据任务类型、先前VR经验和个人损伤水平显著变化。临床整合和工作流程限制,如治疗师时间限制、系统配置复杂性以及将VR工具融入现有康复路径的困难,也被确定为障碍。最后,耗时的参与式设计周期、跨学科团队间的协调问题以及招募挑战(特别是在COVID-19相关中断期间)被确定为协同设计和实施过程中的约束。样本量、迭代速度以及这些研究结果的可推广性都受到这些因素的影响。

3.5. 结果和证据水平(Outcomes and Levels of Evidence)
纳入研究的主要结果集中在早期评估领域,如可用性、可行性、参与度、满意度和可接受性。在整个研究中,IVR系统始终与良好的可用性评分、高用户满意度、增强动机和积极参与康复任务相关联。若干研究报告了高可用性和接受度评分。例如,两项研究报告了SUS评分超过既定可用性阈值,表明强烈的系统接受度和感知有用性,而另一项研究在VR exergame系统中展示了高可用性、沉浸感和积极用户体验。同样,一项研究报告了正常和镜像治疗模式均具有良好的可用性和积极动机响应,尽管需要更高的认知努力。此外,两项研究报告了显著水平的参与度、满意度和对沉浸式及协作康复任务的感知价值。多项试点和原型评估显示了对可接受性和可行性的积极结果。一项研究展示了自适应虚拟镜像治疗系统的增加使用、参与度和可行性,而另一项研究展示了针对定制化手势VR康复系统的优秀医生接受度和支持。同样,两项研究提供了确认定制化恢复阶段和用户需求的沉浸式环境可行性的形成性数据。一项研究在低资源环境中发现了文化定制化VR康复游戏的积极可用性和可接受性结果,强调了情境可扩展性的潜力。另一项研究也发现了康复环境中协作VR系统的强烈临床医生满意度和感知效用,特别是在个性化和监控能力方面。尽管这些早期结果一致积极,但大多数研究仍处于技术成熟度评估的早期阶段,主要集中在试点可行性、可用性测试或原型验证上,而非对照临床疗效。只有一项研究在涉及100名卒中幸存者的8周结构化康复计划的大规模、真实世界实施模型中展示了高依从性、持续参与度以及多种康复技术在临床服务交付模型中的成功整合。

4. 讨论(Discussion)
本叙述性综述整合了关于IVR系统中用于上肢卒中康复的协同设计方法的知识,表明一个快速增长的、尽管在方法论和临床上尚不成熟的证据基础。本综述所使用的五级分类框架是探索性的,旨在作为描述利益相关者参与变异性的解释工具,而非方法学质量或研究成熟度的有效度量。因此,分类应被解释为协同设计深度的描述性综合,而非研究严谨性或有效性的层级评估。重要的是,更高级别的协同设计不应被解释为表明更优的研究质量或有效性:它们反映的是开发过程中利益相关者参与的报告深度、连续性和影响。此外,鉴于研究设计的异质性以及缺乏将协同设计作为独立变量进行控制的对照比较,研究结果应被解释为描述性关联,而非因果效应的证据。大部分研究采用了协作性协同设计方法(第4级),但仅有一项研究实现了完全共创(第5级),这表明尽管参与式方法普遍使用,但贯穿整个开发生命周期的持续和整合的协同设计仍然罕见。较低强度的方法(第1–3级)与利益相关者对系统架构的影响减弱相关,通常将最终用户的作用限制在最终评估阶段。这种分布表明,尽管协同设计在IVR康复研究中被广泛引用,但很少作为持续、嵌入的过程贯穿系统开发。本综述的一个核心发现是协同设计在定义和实施上缺乏概念一致性。在各项研究中,HCD、UCD、参与式设计和共创等术语互换使用,通常在范围或利益相关者参与方面缺乏明显区分。分类分析表明,许多被指定为“协同设计”的研究更准确地与咨询性(第1–2级)或评估性参与相一致,其中用户主要通过访谈、调查或可用性测试参与,而非通过主动的设计决策。这表明协同设计常被用作方法学标签,而非系统实施的框架,从而限制了研究之间的可比性,并阻碍了该学科累积知识的进展。此外,利益相关者参与往往不平等。尽管医疗保健专业人员经常被纳入,但卒中幸存者的参与程度差异很大,某些研究主要让用户参与后期可用性测试或评估,而非早期概念设计。这种差异引发了对高级系统是否真实反映用户生成需求的担忧,而非事后确认研究者驱动的假设。由于卒中后损伤的复杂性和多样性,患者在设计过程中的显著参与对于确保生态效度、可及性和个性化至关重要。本综述的另一个重要结论是,报告的结果主要集中于可用性、接受度和参与度。在协同设计参与的所有级别都观察到可用性改善,表明这些结果可能既受参与深度的影响,也受IVR系统基本特征(如沉浸感和游戏化)的影响。具体来说,新颖性效应和基于游戏的交互可能促进暂时参与,但不保证持久的行为改变或临床显著改善。这种区分至关重要,因为参与必须被视为必要但不充分的康复有效性前提条件。当前文献突出了卒中康复技术用户体验评估方法的有限标准化,并强调涉及患者和照护者的参与式协同设计以改善可及性和参与度。在此背景下,纳入研究中的IVR系统被用作常规治疗的补充,提供有吸引力和个性化的康复体验。然而,要最大化其有效性,需要更一致的框架来改进可用性评估,解决技术和可及性障碍,并确保对个体患者需求的适应性。本分析识别出从可行性和可用性评估向彻底临床验证进展不足的重大差距。大多数IVR系统仍处于原型或试点阶段,特征为样本量小、干预周期短和受控实验环境。仅有一项研究在结构化康复计划中展示了广泛临床应用,突显了高级转化举措的罕见性。此外,与既定康复治疗整合的证据较少。与本综述的发现一致,近期调查很少在技术开发过程中纳入涉及卒中幸存者、临床医生和开发者的明确协同设计方法。这些研究评估了沉浸式上肢康复系统的可行性和患者感知,而近期提案也开始纳入利益相关者知情的设计方法,在早期需求收集和概念开发阶段涉及卒中幸存者和医疗保健专业人员。最后,自文献检索完成以来,一系列研究通过生态效度康复任务、协作虚拟环境和面向临床医生的监控工具进一步探索了参与式沉浸式VR用于卒中康复。尽管这些研究未纳入正式综述,因此未对综合做出贡献,但它们与本综述识别的趋势大体一致,展示了日益复杂的利益相关者参与,同时仍主要关注可行性、可用性和实施,而非稳健的临床有效性。

4.1. 局限性(Limitations)
纳入研究主要是早期阶段调查,包括原型评估、试点研究和可用性评估,通常样本量小且随访时间有限。大多数研究侧重于可行性和用户体验,而非对照比较,这限制了得出关于协同设计对临床或用户结果影响的因果或有效性结论的能力。纳入研究在设计、干预成熟度、研究环境、结果测量和报告质量方面高度异质,限制了研究之间的直接比较,并降低了得出广泛概括的能力。尽管进行了事后可靠性评估,涉及四篇随机研究的独立分类,但双编码研究的数量有限不构成对框架的正式验证。未来研究应使用更大样本和独立双编码程序评估框架,以建立可靠性和可重复性。此外,由于该框架是探索性解释工具而非心理测量学验证工具,将研究分类为协同设计级别可能受到一定主观判断的影响,特别是在利益相关者参与报告模糊或不完整的情况下。未来工作应建立评分者间信度,并寻求框架的外部验证,例如通过独立双编码纳入研究,以加强其可重复性和更广泛适用性。搜索策略也限于三个数据库(PubMed、Scopus和IEEE Xplore)和英文出版物,这可能导致遗漏其他数据库(如ACM Digital Library、Embase、PsycINFO或Cochrane Library)或非英文语言出版的相关研究,包括HCI聚焦的协同设计研究在所搜索的数据库中代表性不足。这些限制可能引入了选择偏倚,在解释研究结果时应予以考虑。尽管使用了迭代协同设计方法,综述揭示了持续和反复出现的挑战,涵盖技术、临床、用户和基础设施领域。校准问题、追踪不一致、认知负担、疲劳和可用性挑战在多项研究中频繁记录,包括高级原型和试点系统。这表明迭代协同设计本身并不能完全解决卒中后人群中人机交互的内在限制。值得注意的是,这些障碍不仅涉及系统架构,还涉及现实世界实施条件,包括家庭使用的限制、临床整合不足以及在某些情况下技术基础设施的缺乏。这些发现强调了基于实验室的系统开发与现实世界康复环境现实之间的重要差距。这些障碍在地理多样化的研究中持续存在,表明它们是系统性的,而非特定于个别研究。

4.2. 对实践的启示(Implications for Practice)
本综述的发现对卒中康复的临床实践、设计实践和跨学科协作具有若干启示。首先,临床医生和开发者应认识到IVR系统具有支持改善参与度的一致证据。因此,IVR应被定位为常规康复的辅助手段,而非替代,特别是在上肢运动恢复方面,长期功能获益的证据仍然有限。其次,有效实施需要最终用户(包括卒中幸存者和治疗师)的早期和持续参与,不仅在测试阶段,还在系统定义和迭代重新设计期间。第三,实际实施必须考虑现实世界限制,如疲劳、认知负荷、可及性要求和基础设施约束。缺乏情境敏感性的技术先进系统可能减少采用,尤其是在家庭环境或资源有限的情况下。最后,临床团队应意识到成功的IVR整合不仅取决于技术,还取决于工作流程兼容性、培训需求和长期支持结构。

5. 结论(Conclusions)
本叙述性研究分析了协同设计方法在IVR系统用于上肢卒中康复开发中的采用情况。研究结果表明,该领域以快速的国际扩展和显著的方法学变异为特征,同时仍处于初期且仅部分整合的阶段。开发举措主要是原型驱动,采用HCD和UCD参与式设计,以及工程导向的方法,在可适应但操作化不一致的框架中。尽管记录了全面的利益相关者参与,但其强度、时机和一致性表现出显著变异。在大多数研究中,用户参与主要在初始需求引导和/或最终可用性评估中观察到,但贯穿整个开发生命周期的持续、全面协同设计有限。这导致了略微整合而非完全嵌入的参与式设计过程。对于康复技术开发者,这些发现表明未来的IVR卒中康复项目应追求超越可用性测试的有意义利益相关者参与,理想情况下在早期开发阶段至少纳入迭代的第3级参与。开发者还应主动应对反复出现的实施障碍,包括认知负荷、硬件可用性、治疗师工作流程整合、可及性和可扩展性,以促进成功转化为临床实践。
相关新闻
生物通微信公众号
微信
新浪微博
  • 搜索
  • 国际
  • 国内
  • 人物
  • 产业
  • 热点
  • 科普

热点排行

    今日动态 | 人才市场 | 新技术专栏 | 中国科学人 | 云展台 | BioHot | 云讲堂直播 | 会展中心 | 特价专栏 | 技术快讯 | 免费试用

    版权所有 生物通

    Copyright© eBiotrade.com, All Rights Reserved

    联系信箱:

    粤ICP备09063491号