TNSRE：脑瘫儿童无障碍训练装置

平衡和行走能力的康复对脑瘫（CP）儿童非常重要。行走需要背屈肌、足底屈肌、内翻肌和外翻肌（脚踝）进行协调运动。在CP患儿的步态训练中，增加胫骨前部活动可以克服足底屈曲的痉挛和僵硬。重复的踝关节屈曲/伸展练习可以改善步态和平衡，因为它们可以促进肌肉强化和踝关节灵活性，并可以防止足底屈肌挛缩。儿童康复训练的效果取决于与CP相关的身体特征（例如肌肉张力、运动范围和平衡）以及动机、注意力和认知等特征。

增加儿童康复的动机同样很重要。 根据运动学习理论，增强运动的关键因素是重复、反馈和动机。本文在这里特别提出了一个问题：网络游戏训练中的踏板开关是否能改善脑瘫儿童的平衡和行走能力？本文开发了一种踏板开关，用于为患有CP的儿童操作家庭应用程序和网络游戏，并分析了其使用对其行走和平衡性能的影响。本文发表在IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering上。

评估了从四所特殊教育学校招募的60名CP儿童（年龄范围6-12岁）。12名学生因担心2019年的冠状病毒病（n=10）或其他医学问题（n=2）。每组招募24名儿童参与本研究。为了消除抽样偏差，采用随机区组设计，48名参与者（n=24）被分配到网络游戏训练组（实验组）或踏板开关电器组（对照组）。本文选择了一些变量来测量实验组的体力活动（重复踝关节运动）和动机（积极参与程度）。在这两组中，相同的72个疗程在15周内完成。当参与者站在有手支撑的位置时，当他们踩下踏板开关时进行相同的踝关节-足底屈曲运动，当他们松开踏板开关时进行踝关节背屈运动。实验组用脚代替电脑鼠标玩网络游戏。

实验流程

对于对照组，通过将踏板开关连接到家用电器上准备了一个自适应踏板开关。残疾适应开关模块包括继电器、DC 9V电池、插座和用于操作家用电器的踏板开关。为安全起见，使用继电器将踏板开关从高压（AC 110V）切换到低压（DC 9V）。因此，对照组中患有CP的儿童能够通过踩下踏板开关操作家用电器，例如打开或关闭风扇。这些家用电器，包括搅拌机、台灯、收音机、螺旋搅拌机、食品加工机和风扇。

踏板开关代替鼠标进行游戏

在儿童游戏室或教室设置了一个带有改进踏板开关的网络游戏康复（实验组）或家电操作（控制组）程序。踏板开关的作用机制是促进踝关节的主动足底屈曲/背屈，因为患有CP的儿童经常会出现足底屈肌痉挛，从而妨碍正常的脚跟打击。两组的参与者在15周的时间内，每周（周一至周五）从16:00到18:00，使用改进的踏板开关进行40分钟的踝关节锻炼，频率为5天。两组的参与者还接受了40分钟的常规相关服务。

使用三种类型的数据集评估参与者的行走能力、平衡和姿势控制：1分钟步行测试（1 MWT）分数、儿科平衡量表（PBS）分数和CoP摆动模式（摆动路径、摆动面积和摆动速度）。重复测量ANOVA用于比较基于重复评估的测试分数平均值。在重复测量方差分析中，显示实验组CoP运动学显著改善（摆动路径，F=14.7，p=0.001；摆动面积，F=14.5，p=0.001；摇摆速度，F=12.6，p=0.002）。测试后功能评分也有明显改善（1 MWT，F=13.2，p=0.001；PBS总分，F=10.0，p=0.004）。对照组中只有一个变量，即1 MWT分数有所改善（F=5.1，p=0.032）。

踏板开关代替控制家用电器

在随后的ANCOVA中，两组表现出显著差异。ANCOVA允许组间初始差异的均衡，用于比较组间的改善情况。ANCOVA显示CoP性能显著改善（p<0.05）（摆动路径，F=12.5，p=0.001；摆动面积，F=6.7，p=0.013）和功能试验（1MWT，F=5.72，p=0.021；静态PBS，F=7.06，p=0.011；动态PBS，F=5.70，p=0.021；使用游戏踏板开关进行训练后，PBS总分F=9.57，p=0.003）。

两组间的多变量分析（MANOVA）和协方差分析（ANCOVA）结果

开发的踏板开关可以帮助CP儿童训练踝关节背屈。踏板开关对于CP儿童操作家用电器和网络游戏非常重要，可以通过互联网或网络浏览器进行游戏。与家用电器踏板开关相比，网络游戏踏板开关的干预对步行和平衡的改善更为显著，因为这有助于提高动机。增加主动踝关节控制和运动速度可以提高步行速度。当患有CP的儿童操作踏板开关玩网络游戏时，可以通过踝关节跖屈（踩下踏板开关）和踝关节背屈（松开踏板开关）重复快速地执行踝关节背屈，以生成下一个动作。

在40分钟的训练开始时，控制组被指示使用站立位置的脚踏开关操作几台家用电器，之后他们可以随心所欲地练习。对于对照组，儿童在开始时对使用踏板开关操作风扇表现出兴趣；然而，这项任务并不要求参与者反复按下和松开开关，因此他们没有始终如一地练习。所有实验组参与者都表示，他们发现连接到网络游戏的踏板开关既有趣又有趣。使用脚踏开关玩网络游戏会产生积极的感觉（情绪稳定和乐观）和积极的行动（投入、积极互动、能力和成就）。CP儿童积极参与并控制游戏。创建了一个有趣的环境，参与者可以积极应对可实现的挑战，而不会表现出疲劳，同时在整个干预过程中保持积极性。

总之，将踏板开关与网络游戏配对提供了训练踝关节背屈和足底屈曲的有效手段。与使用家用电器系统的CP儿童相比，使用网络游戏系统的儿童对进行相同的练习（踝关节背屈和足底屈曲）表现出更大的兴趣，并表现出更好的平衡和行走能力。

原始出处：

G. Wan, H. -C. Hsieh, C. -H. Lin, H. -Y. Lin, C. -Y. Lin and W. -H. Chiu, "An Accessible Training Device for Children With Cerebral Palsy," in IEEE Transactions on Neural Systems and Rehabilitation Engineering, vol. 29, pp. 1252-1258, 2021, doi: 10.1109/TNSRE.2021.3092199.