游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用研究進(jìn)展

葉文佳，周 周，程康耀，呂偉波，耿朝輝

上海中醫(yī)藥大學(xué)護(hù)理學(xué)院，上海 201203

游戲化設(shè)計(jì)是指將游戲元素應(yīng)用于非游戲場景中，在普通場景中注入樂趣[1]。盡管相關(guān)指南[2?3]指出運(yùn)動對促進(jìn)癌癥病人康復(fù)的重要性和必要性，但由于治療副作用[4]、身體疲勞[5]等因素，癌癥病人確診后運(yùn)動相較于確診前大幅減少，且癌癥人群開具運(yùn)動處方后其運(yùn)動完成度及依從性也較低[6]。在手機(jī)、平板電腦等智能電子產(chǎn)品全民普及的大環(huán)境下，基于移動醫(yī)療（mobile health，mHealth）條件下的游戲化設(shè)計(jì)因其趣味的玩法規(guī)則和獨(dú)特的概念意義，可有效改善癌癥病人運(yùn)動情況[7?9]。近年來，游戲化設(shè)計(jì)在教育[10]、商業(yè)[11]、環(huán)境保護(hù)[12]等領(lǐng)域被廣泛應(yīng)用，但在癌癥病人運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用尚不多見?，F(xiàn)從游戲化設(shè)計(jì)的概述、游戲化設(shè)計(jì)在智能運(yùn)動管理項(xiàng)目方面的研發(fā)及游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用等方面進(jìn)行綜述，以期為國內(nèi)相關(guān)研究提供參考。

1 游戲化的概述

1.1 游戲化概念的提出 游戲化概念是在2002 年首次被Nick Pelling 提出的，并被運(yùn)用于數(shù)字媒體領(lǐng)域，直 到2010 年 之 后 才 普 遍 被 人 們 知 曉[13?14]。Deterding等[1]認(rèn)為，游戲化是多種交互設(shè)計(jì)策略，基于游戲互動的設(shè)計(jì)模式和傳統(tǒng)理念共同形成的結(jié)果，故游戲化的廣義概念為“將游戲元素運(yùn)用到非游戲的內(nèi)容中”。2012 年，Huotari 等[14]將游戲化定義為“通過動機(jī)提供增強(qiáng)服務(wù)的過程，以調(diào)用游戲體驗(yàn)和進(jìn)一步的行為結(jié)果”。2013 年，Marczewski[13]將其定義為“將游戲隱喻應(yīng)用于現(xiàn)實(shí)生活任務(wù)中，以影響行為、提高動機(jī)和增強(qiáng)黏性”。游戲化是借助游戲元素、機(jī)制或思維來激勵用戶參與和互動，以解決復(fù)雜的問題[1,15]。目前，越來越多的人建議將游戲化作為一種推進(jìn)人們身心健康參與度的技術(shù)策略[16]。

1.2 游戲化的表現(xiàn)形式與作用機(jī)制 游戲化是基于某種目的，借以游戲的形式去實(shí)現(xiàn)。游戲本身具有新穎和趣味的特點(diǎn)，故將游戲動態(tài)整合到網(wǎng)站、研究或活動中以調(diào)動目標(biāo)人群的興趣，提高參與度。事實(shí)上，“游戲化”的表現(xiàn)形式包括基于游戲體驗(yàn)的設(shè)計(jì)策略、游戲設(shè)計(jì)元素的應(yīng)用和有趣、新穎的游戲特性[1]。在不同情境下使用游戲設(shè)計(jì)元素（如徽章、排行榜、競賽或獎品等）已成為游戲化目前主要的運(yùn)用形式[1,17]。由于游戲元素是以一種新奇的獎勵形式來具化、明確目標(biāo)，當(dāng)人們完成游戲設(shè)置的關(guān)卡或競賽而得到游戲獎勵時，會增加自我效能感和探索欲，完成目標(biāo)會促進(jìn)積極情緒（如成就感和滿足感）的產(chǎn)生[18?19]。另外，社交互動也是吸引用戶的原因之一。基于社會比較理論[20]，人們通過相互比較、競爭公開的游戲元素（如積分和徽章）直觀地衡量自己的社交影響力和認(rèn)可度，從而促進(jìn)人們參與并激勵互動[21]。因此，通過展示自我、與他人分享來完成的電子社交互動是游戲化的重要設(shè)計(jì)模塊之一[22]。基于游戲化設(shè)計(jì)應(yīng)用或許可以解決mHealth 的低黏性、病人的低參與度、運(yùn)動的低依從性等問題[9]。

1.3 游戲化設(shè)計(jì)在移動醫(yī)療領(lǐng)域的發(fā)展 近年來，由于手機(jī)、平板電腦、可穿戴設(shè)備等智能移動設(shè)備的普及和人們健康意識的上升，移動醫(yī)療飛速發(fā)展[23]。與此同時，移動醫(yī)療的可用性[24]和用戶黏性[25]等問題亟待解決，而游戲化設(shè)計(jì)本身契合于問題所在。從2010 年開始，游戲化設(shè)計(jì)就被引入移動醫(yī)療領(lǐng)域[26]。目前，已被芬蘭[27]、美國[28]、加拿大[29]、中國[30]等國家陸續(xù)用于糖尿病[28]、阿爾茨海默病[29]、腦卒中[31]及癌癥[32]等慢性疾病的管理和健康人群[27]中。游戲化設(shè)計(jì)在運(yùn)動鍛煉[27,33]、健康教育[30]、心理 健康[34]、疼痛管理[32]等項(xiàng)目中得以推廣，其中運(yùn)動管理是受到研究者和用戶矚目的項(xiàng)目[9,26]。游戲化設(shè)計(jì)的運(yùn)動智能項(xiàng)目常搭配可穿戴設(shè)備或人工智能技術(shù)設(shè)備，被應(yīng)用于注重運(yùn)動策略的慢性病管理，如肥胖[35]、2 型糖尿病[36]、癌癥[37]等人群。目前，游戲化運(yùn)動管理已被廣泛用于居家鍛煉、臨床和康復(fù)院等環(huán)境[38]。因此，游戲化設(shè)計(jì)在移動醫(yī)療領(lǐng)域具有巨大的發(fā)展優(yōu)勢和潛力。

2 游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用模式

Schmidt 等[39]根 據(jù)Nickerson 等[40]開 發(fā) 的 分 類 法 和二次聚類分析推導(dǎo)最佳實(shí)踐模型，幾乎涵蓋所有游戲化設(shè)計(jì)的移動醫(yī)療應(yīng)用程序類型?，F(xiàn)參考Schmidt等[39]匯總的移動醫(yī)療游戲模型，對比現(xiàn)有的癌癥病人運(yùn)動管理應(yīng)用，從以游戲化元素和社交協(xié)作相融合的自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式、每日漸進(jìn)的情景式追蹤模式、基于人工智能技術(shù)的游戲化模式這3 個分類闡述目前游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用現(xiàn)狀。

2.1 自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式 Schmidt 等[39]認(rèn)為，自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式是僅以游戲化的內(nèi)部獎勵如積分、徽章形式試圖喚起用戶行為或態(tài)度的變化，忽略競爭，為用戶提供了團(tuán)隊(duì)協(xié)作的機(jī)會。該模式通常需要在互聯(lián)網(wǎng)的環(huán)境下運(yùn)行。如健康之路平臺，卵巢癌病人被要求和朋友或家人成為隊(duì)友，實(shí)時攜帶可穿戴設(shè)備Fitbit 追蹤步數(shù)，彼此激勵對方完成每日的步行目標(biāo)，如一方未完成，則隊(duì)伍會被扣除相應(yīng)的積分，最后根據(jù)積分兌換以不同顏色代表的徽章級別[37]。研究對象在質(zhì)性訪談中提到，與隊(duì)友一起達(dá)成目標(biāo)是令人愉悅的，團(tuán)隊(duì)協(xié)作能讓他們擺脫憂郁并開始朝著積極的目標(biāo)而努力；同時，癌癥本身是運(yùn)動的重要阻礙因素，包括癌因性疲勞和癌癥復(fù)發(fā)恐懼，隊(duì)友激勵和游戲責(zé)任感能幫助他們舒緩復(fù)發(fā)恐懼和克服疲勞感[37]。該原型模式在同伴支持下的mHealth 的基礎(chǔ)上引入游戲化元素，既強(qiáng)化了同伴式鼓勵的促進(jìn)因素，削弱了負(fù)面健康事件的發(fā)生率[20]，更明確地為病人及其同伴提供每日需完成的運(yùn)動目標(biāo)，從而潛移默化地推進(jìn)兩者運(yùn)動行為的改變。故自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式幾乎能應(yīng)用于所有癌癥病人，且接受化療或放療的癌癥病人可能更偏好于該模式[41]。

2.2 每日漸近的情景式追蹤模式 情景式追蹤又被稱為情景游戲，其重要特征為以敘事情景游戲化設(shè)計(jì)為主，不利用競爭或協(xié)作的社交元素，敘事情景具有階段性變化，用戶的進(jìn)步表現(xiàn)也是漸進(jìn)性的[40]。該模式多與可穿戴設(shè)備和計(jì)步器結(jié)合使用，且監(jiān)測的運(yùn)動形式多為以步行為主的低強(qiáng)度體力活動。如Robertson等[42]基于自我決定理論構(gòu)建的Steps 2 Health 多媒體消息服務(wù)，配合可穿戴設(shè)備的運(yùn)動監(jiān)測，通過給成年癌癥病人發(fā)送虛擬旅程和虛構(gòu)癌癥幸存者伙伴的鼓勵信息，以提高參與度、自我效能感，從而增加每日步數(shù)。這種情景式追蹤在培養(yǎng)病人好奇心的同時，通過新奇的冒險和癌癥幸存者同伴的嬉戲來建立自主動機(jī)[42]。Mila Blooms 手機(jī)應(yīng)用程序是以登山探險主題為游戲情景，研究招募了12～17 歲患有急性淋巴細(xì)胞白血病或淋巴瘤且病情穩(wěn)定的患兒，通過完成一定次數(shù)的探險挑戰(zhàn)獲得虛擬貨幣、積分、獎牌等，研究人員每周設(shè)置積分下限保證參與者晉級[7]。情景式追蹤模式中，敘事情景設(shè)置對于研究對象的接受度和滿意度是項(xiàng)目成功與否的關(guān)鍵，大多數(shù)預(yù)試驗(yàn)應(yīng)用用戶滿意度測試問卷[43]或質(zhì)性訪談了解敘事情景的合理性和潛在問題。因該模式更契合于年輕群體的心理動機(jī)和運(yùn)動興趣[44]，情景式追蹤的游戲化設(shè)計(jì)常用于年輕癌癥人群。敘事情景的選擇需考慮目標(biāo)人群的個性化設(shè)計(jì)，現(xiàn)有研究的情景設(shè)置多為探索性主題[42?43]，可滿足病人內(nèi)在的心理需求，從而提高運(yùn)動動機(jī)和增加行為依從性[1]。

2.3 基于人工智能技術(shù)的游戲化模式 Schmidt 等[39]認(rèn)為基于人工智能技術(shù)的游戲化模式是將游戲化元素嵌入移動醫(yī)療中，利用獎勵機(jī)制來促進(jìn)用戶行為改變?；谌斯ぶ悄芗夹g(shù)的游戲化模式的載體通常為虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality，VR）、增強(qiáng)現(xiàn)實(shí)（augmented reality，AR），此類人工智能即時運(yùn)動反饋設(shè)備，是類似于真正游戲的一種游戲化模式。Sabel 等[45]以任天堂（Wii）已開發(fā)的AR 運(yùn)動視頻游戲配合多感官活動監(jiān)測器，作為腦腫瘤患兒家庭訓(xùn)練干預(yù)方法，經(jīng)過10～12 周的觀察，發(fā)現(xiàn)患兒在研究期間的運(yùn)動活躍天數(shù)和平均每日能量消耗都較對照組有所增加?？旃?jié)奏的視頻游戲有利于提升肢體協(xié)調(diào)力和視聽覺感知力，使患兒在日常生活中變得更加獨(dú)立[45]。Jahn 等以AR 游戲化模式為運(yùn)動干預(yù)手段，經(jīng)過5 d 的試驗(yàn)發(fā)現(xiàn)住院癌癥病人對即時視頻游戲運(yùn)動表現(xiàn)出高度的接受度，游戲過程中病人的負(fù)性情緒有所改善[46]。游戲化設(shè)計(jì)的激勵作用可能對癌因性疲勞病人克服障礙開展運(yùn)動有所幫助。對基于人工智能技術(shù)的游戲化設(shè)計(jì)模式在癌癥病人智能運(yùn)動的研究尚不足，多被用于運(yùn)動損傷類疾病康復(fù)護(hù)理中[47]。該模式通過人工智能技術(shù)實(shí)現(xiàn)游戲的可視化、可交互性，更好地了解病人的治療效果，從而成功干預(yù)病人的運(yùn)動行為，但良好運(yùn)動行為的持久性仍在探索中[26,47]。雖然目前研究對象僅限于青少年，但因該模式的高易用性和強(qiáng)吸引力，筆者認(rèn)為適用人群可推廣至全年齡段[48]。通過可視化的虛擬交互反饋、多重游戲化元素設(shè)計(jì)滿足病人內(nèi)心需求，使得運(yùn)動不再枯燥無聊，且有相應(yīng)的指導(dǎo)[18]。

3 游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中的應(yīng)用效果

3.1 激發(fā)運(yùn)動動機(jī) 游戲化運(yùn)動模式的新穎性和趣味性對于激發(fā)癌癥病人的運(yùn)動動機(jī)起著至關(guān)重要的作用，通過情境交互、個性化用戶界面和虛擬場景構(gòu)建等游戲化設(shè)計(jì)來實(shí)現(xiàn)。自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式以積極社交協(xié)作和游戲化的新穎設(shè)計(jì)相結(jié)合，對于內(nèi)在動機(jī)較弱的病人起到有效激勵的作用，心情愉悅的條件下增加了每日的體力活動[37]。探險、旅行等情景式追蹤模式的設(shè)定使癌癥病人對更新內(nèi)容產(chǎn)生憧憬期待的正向情緒，從而激發(fā)內(nèi)在運(yùn)動動機(jī)[42]。有研究顯示，基于人工智能技術(shù)的游戲化設(shè)計(jì)模式干預(yù)的癌癥患兒在運(yùn)動自我效能問卷得分和中高強(qiáng)度身體活動時間都優(yōu)于傳統(tǒng)對照組，且用戶認(rèn)可該游戲的樂趣性和易用性，并表達(dá)了高度的使用滿意度和享受度[45]。故游戲化設(shè)計(jì)是解決用戶低頻率使用健康應(yīng)用程序的有效方法[43]。

3.2 提供精確的運(yùn)動反饋 游戲化設(shè)計(jì)良好的實(shí)現(xiàn)運(yùn)動過程的可視化，保證反饋的精確性，彌補(bǔ)了傳統(tǒng)遠(yuǎn)程運(yùn)動干預(yù)抽象化指導(dǎo)的短板。由于游戲化模式都是基于可穿戴設(shè)備[42]或人工智能技術(shù)[45]等物理方式來評估運(yùn)動情況，較自填式問卷更精確地監(jiān)測了運(yùn)動量、運(yùn)動強(qiáng)度、運(yùn)動習(xí)慣及頻率[4]。而可穿戴設(shè)備的使用本身就能作為促進(jìn)癌癥病人運(yùn)動的一種可行措施[49]。Wang 等[38]認(rèn)為，游戲化智能運(yùn)動在癌癥病人鍛煉期間可以提供精確的運(yùn)動調(diào)整意見，并以直觀易懂的界面進(jìn)行視覺反饋，長期堅(jiān)持能更高效地達(dá)到運(yùn)動目的。同時，根據(jù)自我決定理論[18]，可視化地量化運(yùn)動反饋能使病人產(chǎn)生滿足感和成就感，進(jìn)一步增強(qiáng)運(yùn)動動機(jī)?？熳咦鳛槟苡行Ц纳瓢┮蛐云诘娜襁\(yùn)動[50]，在游戲化設(shè)計(jì)結(jié)合可穿戴設(shè)備的條件下，實(shí)行個性化運(yùn)動方案的同時去除枯燥感。

3.3 利于培養(yǎng)良好的運(yùn)動習(xí)慣 運(yùn)動習(xí)慣是指有規(guī)律地重復(fù)身體活動的一種積極的體育鍛煉行為，先前愉快的鍛煉體驗(yàn)影響之后的運(yùn)動行為[51]。對于運(yùn)動管理項(xiàng)目來說，病人能夠培養(yǎng)良好的運(yùn)動習(xí)慣是最終的研究目標(biāo)之一。情景式追蹤模式和基于人工智能技術(shù)的游戲化設(shè)計(jì)模式使研究對象快速融入規(guī)律運(yùn)動的虛擬環(huán)境中，對培養(yǎng)健康的運(yùn)動習(xí)慣具有重要意義。如以登山探險為主題的一款情景式追蹤運(yùn)動游戲，APP界面多以易懂生動的文字來引導(dǎo)參與者構(gòu)建合理想象和進(jìn)一步解鎖新情節(jié)，對于參與者每天堅(jiān)持完成運(yùn)動具有重要意義[7]。另外，不同于傳統(tǒng)模式，游戲化本身的互動性推動了研究對象的參與和投入，與游戲趣味性帶來的愉悅運(yùn)動體驗(yàn)共同使病人延續(xù)良好的運(yùn)動習(xí)慣。此外，Schrier 等[37]發(fā)現(xiàn)，自我設(shè)定的內(nèi)部獎勵模式可通過同伴支持、個人責(zé)任感與社會關(guān)系的協(xié)同作用激勵行為改變，91.7%的研究對象表示在研究結(jié)束后有意向繼續(xù)進(jìn)行運(yùn)動管理。目前，由于多數(shù)相關(guān)試驗(yàn)仍在起步階段、研究時間短，游戲化設(shè)計(jì)是否利于運(yùn)動習(xí)慣的保持尚不可知。

4 游戲化設(shè)計(jì)在癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目應(yīng)用中存在的問題

由于設(shè)計(jì)理念新、項(xiàng)目資金投入大、開發(fā)周期久，游戲化設(shè)計(jì)應(yīng)用于癌癥病人的智能運(yùn)動管理項(xiàng)目的開發(fā)難度大，可供參考的案例及經(jīng)驗(yàn)少，盡管游戲本身的新穎性效應(yīng)能吸引病人使用，但當(dāng)效應(yīng)消失后一部分病人會選擇退出，如何進(jìn)一步提高用戶持續(xù)性問題有待探討[1]。游戲化智能運(yùn)動項(xiàng)目基于智能設(shè)備設(shè)計(jì)運(yùn)行，需根據(jù)不同年齡人群智能設(shè)備的使用習(xí)慣，及時遠(yuǎn)程監(jiān)測用戶情況并優(yōu)化調(diào)整設(shè)計(jì)內(nèi)容。

5 對策與建議

近年來，游戲化設(shè)計(jì)作為一個新興概念，受到移動醫(yī)療領(lǐng)域的重視，越來越多地被引入癌癥病人智能運(yùn)動管理項(xiàng)目中。游戲化設(shè)計(jì)利用其自身的新奇性和互動性，激發(fā)運(yùn)動動機(jī)，提供精確運(yùn)動反饋，利于培養(yǎng)病人良好的運(yùn)動習(xí)慣，以此促進(jìn)癌癥病人運(yùn)動，達(dá)到改善生活質(zhì)量和延長生存時間的目的[52]。國內(nèi)學(xué)者對于游戲化設(shè)計(jì)理念的認(rèn)識有待提高，游戲開發(fā)難度大、應(yīng)用技術(shù)不成熟、研究案例少等成為目前存在的主要問題。目前，國內(nèi)對于游戲化設(shè)計(jì)的應(yīng)用尚未推廣至慢病病人的運(yùn)動管理層面，針對癌癥病人開發(fā)的移動醫(yī)療應(yīng)用數(shù)量不多。因此，需要加強(qiáng)對游戲化設(shè)計(jì)的闡述和宣傳，提倡多學(xué)科交叉融合，推進(jìn)以游戲化設(shè)計(jì)研發(fā)的智能運(yùn)動管理項(xiàng)目。