Analysis, design and prototypical implementation of an early recognition of strokes in serious games

Abstract

Ein Schlaganfall ist ein schwerwiegendes neurologisches Krankheitsbild. Die Zerstörung von Gehirnzellen resultiert in Symptomen über den gesamten Körper verteilt. Je früher ein Schlaganfall erkannt wird, desto besser die Chancen mittels Therapie langfristige Störungen zu vermeiden. Zumeist ist eine langwierige Rehabilitation notwendig. Dies ist Grund genug um Ansätze zu erforschen die eine möglichst frühe Erkennung von Schlaganfällen ermöglichen. Serious Games begleiten derzeit oft die Rehabilitation der Folgen von Schlaganfällen, ihr Einsatz in der Früherkennung ist kaum erforscht. Dabei besteht eine fundierte Grundlage für die Durchführung neuro- logischer Tests wie beispielsweise der National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) und die darin enthaltenen Testaktivitäten ähneln durchaus den Aktivitäten in der Rehabilitation.Während einer systematischen Literaturrecherche und der Durchführung von qualitativen Interviews entstand die Idee ein Serious Game zu designen, welches mit einer Logik für die Früherkennung von Schlaganfällen ausgestattet ist. Die Idee wurde in 8 Vermutungen und 3 Forschungsfragen zusammengefasst. Mittels Prototyping wurden die Vermutungen zu Anforderungen verfeinert, eine Logik definiert und ein Spieldesign vorgeschlagen um es im Anschluss zu evaluieren. Der Prozess wurde begleitet von vier NeurologInnen und zwei BenutzerInnen. Um Anforderungen aus den Vermutungen für ein solches Serious Game abzuleiten, wurden Ex- pertInnenevaluierungen von Prototypen durchgeführt. In Summe wurden zwei Prototypen für die Logik erstellt (Card Sorting, Paper Prototype), zwei für das Spielszenario (Sketches, Wireframes) und ein (Coded Prototype) für das gesamte Konzept. Weiters wurde der NIHSS als medizinische Grundlage für die Früherkennungslogik hinterfragt. Der Einsatz des NIHSS wurde während der ExpertInnenevaluierungen verworfen. Ein neuer Score für die digitale Erkennung von Schlaganfällen in Spielen wurde entwickelt, der Early Recognition Game Stroke Scale (ERGSS), und darauf basierend die Recognition Logic for Strokes in Serious Games (RLSG).Zuletzt wurde nach einem Spielszenario gesucht. Mit Sketches und Wireframes konnte zugunsten eines Autorennens als Spielszenario entschieden werden, die dazugehörige ExpertInnenevaluie- rung diente zugleich als Proof of Principle. Spielaktivitäten wurden für das Szenario gestaltet. Als Gesamtergebnis wurde ein Konzept für das Stroke Prediction Serious Game (SPSG) sowie An- forderungen ermittelt. Eine finale Benutzerevaluierung stellt das Proof of Concept dar.

A stroke is a disease that affects the brain. It destroys brain cells and causes limitations in different body functions. The earlier a stroke is detected, the more likely a good recovery is, still facing a long process of therapeutical exercises. Reason enough to explore an approach for a very early recognition of stroke symptoms. While serious games are accompanying measures during stroke rehabilitation, their usage for stroke recognition was hardly researched so far. Although the neurological test for stroke diagnosis is well documented in guidelines for example the National Institute of Health Stroke Scale (NIHSS) and the test activities are similar to the training activities.While observing the topic with systematic literature research and qualitative interviews, the idea evolved to design a serious game with an early recognition logic for strokes. The idea was outlined in eight assumptions and three research questions. In a prototyping process, the assumptions were transformed into requirements, a logic was defined and a game design was proposed and evaluated. The process was attended by four experts in the field of neurology and two users.The first research question dealt with the requirements such a game needs to fulfill. Therefore, the assumptions were verified with expert evaluations of designed prototypes. In summary, two prototypes were designed for the logic (card sorting, paper prototype), two for the game scenario (sketches, wireframes) and one (coded prototype) for the whole concept. Second, the NIHSS was questioned as the medical basis for the recognition logic. The evaluation revealed that a new game stroke scale was necessary. Consequently, the Early Recognition Game Stroke Scale (ERGSS) was developed and based on this, the Recognition Logic for Strokes in Games (RLSG). Third, a proposal for a game scenario was searched for. With sketches and wireframes, a car race was identified as a suitable game scenario and the expert evaluation served as proof of principle. Game activities within the car race scenario were designed and resulted in the concept of the Stroke Prediction Serious Game (SPSG) and a set of requirements. A final user evaluation of the coded prototype was done as proof of concept.