本系统评价遵循PRISMA(系统评价和元分析首选报告项目)指南，并使用PRISMA检查表报告结果[ 37］．该系统评价的方案在PROSPERO注册(CRD42020151982)。

根据《国际功能、残疾和健康分类》，我们纳入了与虚拟现实干预在肢体功能/结构或活动限制水平上对上肢感觉运动功能的有效性相关的出版物。我们只纳入了英文或法文的同行评审出版物，其中大多数样本包括CP患者(儿童或成人)。我们排除了以下出版物:(1)仅使用定性方法(例如，焦点小组和访谈)，(2)专注于虚拟现实干预的发展，(3)使用虚拟现实作为评估工具，或(4)是综述、元分析或评论。

以下电子数据库于2019年8月22日搜索，并于2020年7月5日更新，使用与CP、康复、视频游戏和虚拟现实相关的关键词组合:MEDLINE、Embase、CINAHL、Web of Science、谷歌Scholar、OTseeker、物理治疗证据数据库、IEEE Xplore、Scopus和Cochrane图书馆以及Cochrane对照试验中央登记册。还检索了感兴趣的文章的参考书目，以寻找其他参考文献。搜索策略是为MEDLINE数据库开发的，并适用于其他数据库。使用了与虚拟现实或视频游戏、康复和CP相关的关键字和医学主题标题(MeSH)或Embase主题标题(Emtree)的各种组合(见 多媒体附件1查看详细的搜索策略)。搜索策略中没有关于出版日期的时间限制。

搜索策略由一名研究人员(MD)执行，使用引文管理软件从每个数据库中提取所有出版物(Endnote X9;Clarivate)。任何重复都被删除。题目和摘要由两位研究者(MD和KF)根据纳入和排除标准独立筛选。对于所有可能符合条件的研究，检索全文，并由同一两位研究人员评估是否符合条件。任何冲突都是通过讨论解决的。

对于所有符合纳入标准的出版物，一名研究人员(MD)将以下信息提取到Excel (Microsoft Inc)电子表格中:作者/日期、研究设计、参与者、样本量、虚拟现实系统、传递方法、运动重复次数、强度、任务特异性、难度进展、练习类型、反馈类型、反馈传递时间表、动机、运动恢复结果测量、上肢运动功能变化(身体功能/结构或活动限制水平)、技能保留评估和技能转移评估。另一位研究人员(KF)通过阅读所有纳入的出版物并确认所提取的数据是准确和完整的来验证数据提取。发表来自同一组参与者的结果的出版物被认为是一项单独的研究，结果被一起提取。由于在CP中缺乏对运动学习原则的明确定义，我们使用了Maier等人的定义和关键描述符[ 38]对剂量、练习类型、提供反馈和任务的专一性进行评估。对于治疗强度和持续时间，提取运动重复次数，并根据治疗持续时间、频率和干预周数计算治疗分钟数。分别分析了商业视频游戏平台和设备以及用于康复的定制虚拟现实系统的数据。商业视频游戏平台和设备包括沙龙游戏机和平板电脑上的商业应用程序。用于康复的定制虚拟现实系统包括商用或定制的用于康复目的的虚拟现实软件。使用特殊硬件(如仪器手套或机器人设备)或重新使用商业游戏硬件(如微软Kinect摄像头)的研究被包括在定制虚拟现实软件类别中。

两名作者(SKS和MTR)分析了每项研究的质量，并通过讨论解决冲突。27项修订版本[ 39]的原始唐氏及布莱克核对表[ 40]帮助评估纳入的随机和非随机研究的质量。研究的整体质量根据以下标准进行评分:报告、内部有效性、权力和外部有效性。修改后的唐氏和布莱克量表评分分为“优秀”(24-28分)、“良好”(19-23分)、“一般”(14-18分)或“差”(≤13分)[ 41］．唐斯和布莱克检查表的选择超过了其他措施，如有效公共卫生实践项目[ 42]，因为它在计算总分时考虑了样本量，可以根据总分将研究定量地划分为不同的类别。唐斯和布莱克检查表此前曾用于涉及虚拟现实干预上肢康复的研究[ 43］．

基于唐氏和布莱克检查表的出版物质量评级见 表1．只有17项研究被评级，因为其余的研究要么是案例研究，要么是短篇论文。在17项研究中，2项被评为良好，14项被评为一般，1项被评为差。

在26项研究中，9项(35%)使用商业视频游戏平台和设备，如任天堂Wii、索尼PlayStation 2或3、Xbox游戏机(微软公司)或商业应用程序[ 44， 45， 47， 52， 53， 58， 60- 62］．17项研究使用了定制的康复虚拟现实系统(65% [ 46， 48， 50， 51， 54- 56， 59， 63- 71])。5项研究(19%)使用了为康复目的设计的商用虚拟现实系统:ArmeoSpring (Hocoma)与虚拟游戏相结合[ 48];E-Link评估及运动系统(生物识别有限公司)[ 55];IREX (GestureTek Health) [ 66];Timocco [ 64];及YouGrabber (YouRehab) [ 67］．七项研究(27%)将定制游戏与市售配件(如微软Kinect摄像头[ 56， 68， 72]，网络摄像头[ 54]，力反馈运动控制器[ 51]，或仪器手套[ 69， 70])。4项研究使用了为康复研究目的设计的定制虚拟现实系统(15%)[ 49， 50， 59， 65， 71］．用于查看虚拟环境的显示媒体包括立体眼镜，以实现3D媒体显示视图[ 49， 50， 71]和电视或电脑显示器，以查看具有各种3D渲染功能的2D虚拟环境(即阴影、投影线等)。虚拟环境的范围从简单的在2D平面上达到目标的展示，到对现实生活环境的详细复制，比如网球场或厨房。这些研究都没有通过头戴式显示器使用沉浸式虚拟现实。

研究环境和目标参与者差异很大。干预组的样本量从1到30人不等，其中12项研究(46%)的样本量为5人或更少。虽然我们的搜索策略不排除在成年CP患者中进行的研究，但没有一项研究针对18岁以上的参与者(见 图2详细的研究特点)。所有研究的对象都是学龄儿童(4岁以上)或青少年。在17项研究(65%)中，治疗是在实验室环境中进行的[ 46， 48， 50， 55， 58， 61， 65- 67， 71]或康复中心[ 45， 47， 51， 52， 54， 60， 68］．在6项研究(23%)中，基于虚拟现实的干预是在家中使用远程康复技术(即视频会议和远程监控[ 64， 69， 70])或指定的运动计划[ 53， 57， 59］．

在9项(35%)使用商业视频游戏平台和设备的研究中，会话长度从20分钟到60分钟不等( 图3而且 多媒体附件1)．频率为每周2至5次，持续3至12周，总治疗时间为360至1440分钟。只有Kassee等人[ 53]讨论了动作重复次数，表明虚拟现实组的动作重复次数与阻力训练组的动作重复次数相当(每节144次)。Jannink等[ 52]表明强度水平是中等的，但没有定义如何在他们的研究中测量强度。所有9项研究都采用了特定任务训练，其中动作以目标为导向或与日常生活活动相关，大多数模拟竞技体育。特定任务训练的例子包括进行各种运动(如网球、保龄球、剑术)、控制移动的汽车、驾驶宇宙飞船和接掉下来的球。在所有使用商业视频游戏平台和设备的研究中，通过使用频繁的任务变化进行了不同的实践。然而，没有一项研究明确规定了干预所提供的实践类型。没有任何出版物报道这些游戏是否根据参与者的能力进行了调整，如果是的话，它们是如何调整的，难度是如何改变的。

所有研究都提供视觉和听觉反馈，以显示总分和/或奖励声音。在2项研究中，由受影响最严重的手握的运动控制器提供额外的触觉反馈(振动)[ 44， 53］．所有研究都提供了持续的反馈。对于虚拟干预，持续反馈的一个例子是在每次试验后提供有关结果的知识，例如成功率或总分。6项研究(23%)通过问卷调查(例如，动机的可视化模拟量表和参与者和家长反馈问卷)、治疗师的观察或半结构化访谈来评估干预的动机。据报道，在虚拟环境中练习的动机很高[ 47， 52， 53， 58， 60， 62］．然而，Sandlund等人[ 57他指出，随着时间的推移，孩子们对游戏的兴趣有所减弱。温克尔斯等[ 60他观察到游戏和孩子的动机各不相同。在两项研究中，Wii训练组的人比对照组的人更有动力。 47， 53］．只有2项研究评估了运动技能的保留[ 53， 61];两项研究的结果都表明，运动技能在干预后4周仍能保留。仅在一项研究中评估了技能转移，显示技能转移到类似的达到任务[ 57］．

在所有17项(65%)使用定制虚拟现实系统进行康复的研究中，明确报告了治疗频率和干预剂量，总训练时间从300到3360分钟不等。只有5项研究报告了运动重复次数(每次重复45至550次)[ 46， 50， 51， 59， 72］．9项研究(35%)提供了具有功能相关任务的特定任务培训[ 46， 48- 50， 56， 64， 66- 68， 71］．13项研究(50%)提供了不同的练习，4项研究(15%)也提供了大量的练习(例如，最短的训练间隔时间和对单个目标的大量重复动作)[ 46， 49- 51， 59]和1项研究(4%)采用随机练习(即随机任务以保持患者的兴趣)[ 70］．两项研究(8%)提供持续练习[ 64， 65]，而其余的研究并没有具体说明所使用的实践类型。在12项研究中，任务难度不断提高[ 46， 48， 50， 51， 55， 59， 65， 67- 71通过不同的方法，包括修改完成任务所需的运动范围，增加或减少辅助和/或阻力的量，以及改变速度、精度或目标特性。根据治疗师根据任务成功程度的判断，根据参与者报告的困难程度，或基于预设的困难程度(例如，简单、中等、困难)，系统使用算法来提高难度级别。

11项研究(42%)提供了结合视觉、听觉和/或触觉反馈的多感官反馈[ 46， 48- 51， 55， 59， 63， 64， 70， 71， 73］．六项研究(23%)仅提供视觉反馈[ 54， 56， 64- 66， 68］．所有研究均持续提供反馈，但有一项研究未报告反馈频率[ 51］．动机在6项研究(23%)中采用主观评估或半结构化访谈进行评估[ 46， 50， 51， 64， 69， 71］．结果表明虚拟环境具有激励作用，但Chen等人[ 46]和Hernández等[ 51]报告说，每个孩子的动机水平差异很大，从低到高。只有4项研究评估了运动技能的保留[ 46， 55， 65， 66];在4项研究中，有3项通过虚拟现实干预获得的运动技能在1至3个月时得到维持或改善[ 46， 55， 66］．三项研究评估了技能的转移[ 51， 59， 66］．Hernández等[ 51报告称，所有孩子都在自主选择的目标上取得了重大进展，这些目标主要针对日常生活和休闲活动。在另一项研究中[ 66]， 66%的孩子在所有的运动学变量中都表现出了类似的技能转移。魏特曼等[ 59]注意到干预措施没有直接针对的日常生活活动的改善。

本系统综述的目的是研究在多大程度上运动学习原则被整合到CP患者的虚拟现实干预中。共有26项研究符合纳入标准，其中9项使用商业视频游戏平台和设备，17项开发定制的虚拟现实康复系统。总的来说，根据唐斯和布莱克的检查表，这些研究被认为是公平的，因为其中大多数是小型试点或概念验证研究。尽管如此，这篇综述的新颖之处在于，虚拟现实非常适合将运动学习原则纳入针对患有CP的儿童和青少年的康复干预措施中。正确地整合运动学习原则是重要的，正如最有效的治疗方法(即，改善上肢运动功能的约束诱导运动疗法和双手疗法)本身就是基于运动学习原理和神经可塑性原理[ 13， 74， 75］．增强反馈提供、可变练习、任务特异性和动机是对患有CP的儿童和青少年进行虚拟现实干预时最常采用的运动学习原则。不同研究的剂量差异很大，只有少数研究报告了每次运动重复的次数。一些原则(游戏邦注:如难度进程和技能保留和转移评估)的应用整合得很差，特别是在商业电子游戏平台和设备中。

人们普遍认为，康复干预应以高强度(剂量、频率和训练时间)进行，以参与神经可塑性机制[ 15］．不幸的是，我们的研究结果显示，许多回顾的研究没有提供足够的信息，每次重复执行的次数。尽管密集和重复的练习很重要，但重复的运动活动本身不足以诱导经验依赖的可塑性[ 76］．虚拟现实能够提供参与和有意义任务的高强度练习以及相关反馈。这促进了一种已知对增强康复效果有用的解决问题的方法。此外，游戏开发者、学术界和临床医生在商业和定制虚拟现实系统开发方面的密切合作将有助于确定临床需求，并优化CP患者的虚拟现实干预措施。 77］．

在商业和定制虚拟现实系统中，反馈提供都得到了很好的集成。反馈对提高运动学习和动力水平至关重要[ 78， 79］．所有的研究都报告了以连续的频率提供反馈，然而提供持续的反馈通常不是运动学习的最佳选择。持续的反馈限制了通过探索进行学习的机会，增加了用户对反馈的依赖，以改进特定的目标，从而影响了学习发现和纠正错误的能力[ 80］．虽然持续的反馈可能会增加技能的获取，但在出现提示(即反馈)后，用户对改进的留存很少会持续一段时间。或者，提供渐弱反馈(即，随着学习者的进步，反馈的提供逐渐减少)或自我控制反馈可能会鼓励参与者探索和内化新的运动模式，从而增加这些新获得的技能的保留[ 81， 82］．基于应优先考虑的反馈模态的有限证据，多模态反馈(即视觉、听觉和触觉)的组合被提出更有效地提高运动性能[ 80， 83］．所有使用商业视频游戏平台和设备的研究都实现了多模态反馈。相比之下，大约三分之一使用定制虚拟现实系统的研究仅提供视觉反馈。这可能是因为编程多模态反馈所需的技术复杂性，以及缺乏关于在康复环境中应该提供哪种反馈模态的知识。应考虑到个人能力和所犯的错误，以结构化的方式实施反馈，从而在整个干预期间允许困难的进展。使用理论框架，例如Schüler等人开发的框架[ 84]，可以帮助设计师和研究人员确定虚拟现实系统的有益组件，以实现特定的治疗目标。

难度的不断提升可以促进运动学习，因为个体的能力是在特定学习经历的条件下考虑的。根据挑战点架构[ 85]，学习是通过主动解决问题来进行的。在运动学习过程中所犯的错误对于改善运动行为和激发神经可塑性都是必要的[ 86］．大多数用于康复的定制虚拟现实系统成功地实现了这一概念。不幸的是，所有9项使用商业视频游戏平台和设备的研究都没有报告难度的进展，这无法评估这些研究的参与者是否受到了适当的挑战。这有点令人惊讶，因为游戏开发者通常会整合难度进程来维持玩家的乐趣。商业视频游戏平台和设备对身体残疾人士的治疗价值有限，因为它们是为非残疾人群设计的[ 87］．根据感觉运动障碍的严重程度，CP患者可能无法达到在给定游戏中通过难度级别的最低阈值。难度进程的概念是不可忽视的，因为如果一个任务被认为过于困难，它可能会产生负面影响。因此，挑战和动机之间的强烈关联突出了以适当的难度水平提供干预措施的重要性。

激励是康复的关键因素，尤其是在儿科人群中[ 88， 89］．缺乏动力既增加了活动限制，又减少了儿童的参与，从而阻碍了对治疗的坚持[ 88］．较高水平的动机有助于引导个人以一种持久的方式满足他们的特定需求和实现目标。 90］．鉴于大多数商业游戏具有较高的制作价值，并包含游戏化元素以促进动机和意志[ 91]，大多数使用商业视频游戏平台和设备的研究都报告了高水平的动机。然而，也有可能，虽然商业电子游戏可能被认为是激励和有趣的，但它们对患有CP的参与者来说可能仍然太难了。激励的驱动因素包括适当的挑战性任务，游戏的可变性，设定现实的目标，以及竞争的各个方面，如奖励系统[ 92］．不幸的是，这些元素通常没有被整合到定制的康复虚拟现实系统中。导致这些发现的原因可能包括游戏开发中缺乏可用的财政资源，或者游戏开发者、临床医生和最终用户之间缺乏合作。未来的研究必须全面评估和报告动机水平，以及它们是否长期持续。此外，还应报告用于驱动动机的策略，以充分了解这些策略的效用。

运动学习的两个最重要的原则是关于在一段较长的时间内，有多少改进被保留下来，以及有多少新获得的技能可以转移到类似任务的表现中。 93， 94］．无论所使用的虚拟现实类型如何，大多数被回顾的研究都没有深入研究这些原则。然而，一些研究提到了保留新获得的上肢技能的潜力[ 46， 55， 61， 66]，以及将运动技能转移到现实活动中的可能性[ 51， 57， 66， 73］．虚拟现实非常适合于解决可能鼓励技能保留和转移的重要因素，例如高享受水平、练习动作的身体保真度和高重复。因此，保留率是未来研究中必须解决的一个重要因素。

关于商业视频游戏平台和设备的研究所使用的实践条件，提供的细节相对较少。对于定制虚拟现实系统，4项研究报告使用了大规模实践。大规模或分布式实践对学习的有益影响尚不清楚，可能与上下文因素有关，如性质(谨慎vs连续)、任务的难度或参与者的专业知识。在健康参与者中进行的一项试点研究比较了虚拟现实环境中的大规模练习和分布式练习，并没有报告这两种练习之间有任何显著差异[ 95］．13项研究报告了使用可变练习，而只有1项研究报告了使用随机练习。可变练习和随机练习都倾向于对短期表现产生负面影响，但通常对技能保留和转移有积极的长期影响[ 96］．可变的和随机的练习明显更具认知吸引力[ 97]，更具挑战性，并提高泛化和适应性，就像在执行任务的新变化时观察到的那样[ 85］．我们的结果表明，许多干预措施没有充分利用试验中不断增加的可变性来优化技能保留和转移。可变性的概念最初是由伯恩斯坦[ 98)，他强调实践的成功依赖于反复解决问题的过程。直到今天，这个概念仍然是相关的，在开发虚拟现实干预时应该考虑到这一点。然而，应该注意的是，在某些情况下，阻断和持续的练习可能更适合，特别是在年幼的孩子或困难的任务中[ 99- 101］．因此，虚拟现实软件应该足够灵活，允许临床医生在一组试验中调整变异性，以最大限度地提高运动学习能力。

总的来说，我们对这些研究结果的解释受到出版物中提供的可用信息的限制。例如，反馈类型和交付时间表的不一致报告阻碍了我们的能力，以了解绩效还是了解结果的形式提供反馈[ 102］．换句话说，我们的综述受制于研究方法部分的详细程度，这通常反映了研究的质量。因此，对虚拟现实在康复中的有效性没有得出结论，因为这超出了本综述的范围。

这篇综述展示了目前运动学习的选择原则与商业视频游戏平台和设备以及为上肢运动恢复设计的定制虚拟现实系统的集成。总的来说，运动学习原理还没有完全整合到虚拟现实系统中，特别是商业视频游戏平台和设备中，因为目标受众不是残疾人。定制虚拟现实系统更适合拥有CP的个人的需求，并提供更适合个人难度能力的体验。然而，在这篇评论中使用的定制虚拟现实系统不像商业视频游戏平台和设备那样吸引人，也不提供多模式反馈。尽管如此，如果有适当的资源，使用多模态反馈设计干预措施可能是可行的。将运动学习原理整合到这样一个系统中，将有助于最大限度地提高其效率，并提供一种具有成本效益的干预措施，以补充临床环境中的标准治疗。未来的研究应该提供详细的方法，说明运动学习原则在多大程度上被整合，以帮助评估视频游戏平台和设备以及虚拟现实系统在改善上肢功能方面的功效。