Exergames provide a challenging opportunity for home-based training and evaluation of postural control in the elderly population, but affordable sensor technology and algorithms for assessment of whole body movement patterns in the home environment are yet to be developed. The aim of the present study was to evaluate the use of Kinect, a commonly available video game sensor, for capturing and analyzing whole body movement patterns. Healthy adults (. n=20) played a weight shifting exergame under five different conditions with varying amplitudes and speed of sway movement, while 3D positions of ten body segments were recorded in the frontal plane using Kinect and a Vicon 3D camera system. Principal Component Analysis (PCA) was used to extract and compare movement patterns and the variance in individual body segment positions explained by these patterns. Using the identified patterns, balance outcome measures based on spatiotemporal sway characteristics were computed. The results showed that both Vicon and Kinect capture >90% variance of all body segment movements within three PCs. Kinect-derived movement patterns were found to explain variance in trunk movements accurately, yet explained variance in hand and foot segments was underestimated and overestimated respectively by as much as 30%. Differences between both systems with respect to balance outcome measures range 0.3-64.3%. The results imply that Kinect provides the unique possibility of quantifying balance ability while performing complex tasks in an exergame environment.
This paper describes explorations into related technology and research regarding the application of interactive video projection within physical education and the gym of the future. We discuss the application of exergaming in physical education, spatial augmented reality as a technology and participatory design with teachers and children as a design method to develop new concepts. Based on our initial findings we propose directions for further research. Further work includes developing new applications based on the wishes, needs and ideas of physical education teachers and children, incorporating opportunities provided by recent technological developments.
Background Exergames are becoming an increasingly popular tool for training balance ability, thereby preventing falls in older adults. Automatic, real time, assessment of the user's balance control offers opportunities in terms of providing targeted feedback and dynamically adjusting the gameplay to the individual user, yet algorithms for quantification of balance control remain to be developed. The aim of the present study was to identify movement patterns, and variability therein, of young and older adults playing a custom-made weight-shifting (ice-skating) exergame. Methods Twenty older adults and twenty young adults played a weight-shifting exergame under five conditions of varying complexity, while multi-segmental whole-body movement data were captured using Kinect. Movement coordination patterns expressed during gameplay were identified using Self Organizing Maps (SOM), an artificial neural network, and variability in these patterns was quantified by computing Total Trajectory Variability (TTvar). Additionally a k Nearest Neighbor (kNN) classifier was trained to discriminate between young and older adults based on the SOM features. Results Results showed that TTvar was significantly higher in older adults than in young adults, when playing the exergame under complex task conditions. The kNN classifier showed a classification accuracy of 65.8%.Conclusions Older adults display more variable sway behavior than young adults, when playing the exergame under complex task conditions. The SOM features characterizing movement patterns expressed during exergaming allow for discriminating between young and older adults with limited accuracy. Our findings contribute to the development of algorithms for quantification of balance ability during home-based exergaming for balance training. Copyright:
Kinderen bewegen te weinig, hetgeen diverse gezondheidsrisico’s met zich meebrengt. Ondanks inspanningen om inactieve kinderen aan te zetten tot voldoende beweging, is de trend een toename van het aantal kinderen dat onvoldoende beweegt. Factoren die bijdragen aan het inactieve beweegpatroon zijn divers: zo blijkt dat het aanbod van sportactiviteiten te kort schiet, inactieve kinderen te weinig vaardig zijn in het bewegen en daardoor gedemotiveerd raken in het reguliere (competitieve) sportaanbod. Daarnaast werkt de eenzijdige verplichtende benadering van veel “gezonde activiteiten” ook demotiverend. Buurtsportcoaches die aangesteld zijn om deze uitdagingen aan te gaan bereiken de doelgroep echter nog onvoldoende, zowel binnen als buiten het bewegingsonderwijs. Tegelijkertijd zien we een trend op het gebied van exergaming, die de doelgroep wél kan aanspreken, maar nog niet de norm is. Exergames zijn een veelbelovende oplossing als het gaat om het fysiek vaardiger maken van inactieve kinderen en bieden daarnaast strategieën om het motiveren van kinderen om meer te bewegen en het gedrag te veranderen. Vaak kunnen de buurtsportcoaches deze technologie nog niet goed inzetten; ze zien vaak door de bomen het bos niet en weten niet wat kwalitatief goed is. De essentie van onze innovatie Fit for Play betreft een modulair platform dat inactieve kinderen structureel motiveert en stimuleert om meer te gaan bewegen door het aanbod van gevarieerde interactieve digitale interventies (exergames). Het platform en de interventies moeten samen leiden tot een langdurige gedragsverandering en/of nieuwe kennis over bewegen en fysiek actief gedrag bij kinderen. Een wezenlijke randvoorwaarde is dat het platform adaptief is: het speelt in op de individuele bewegingsniveaus, behoeften en motieven van het kind. Elk kind krijgt zo een daarop toegesneden begeleiding naar voldoende en zelfstandig bewegen. Daarnaast speelt ook zelfregie van kinderen en buurtsportcoaches een belangrijke rol. Met dit platform denken we een iconische innovatie te realiseren, dat haar waarde op nationale schaal kan bewijzen.Dit leidt tot het volgende haalbaarheidsvraagstuk. Er is wetenschappelijk bewijs dat (adaptieve) exergames inactieve kinderen kunnen stimuleren tot meer bewegen. De praktijk laat echter zien dat dit nog niet op grote schaal gebruikt wordt onder de doelgroep. Welke oorzaken kunnen hieraan ten grondslag liggen en werkt de voorgestelde oplossingsrichting voor de verschillende stakeholders (kinderen en sportprofessionals)? Hoofddoelstelling van deze haalbaarheidsstudie is een antwoord krijgen op de vraag wat het draagvlak, de behoeften en vereisten vanuit de sportpraktijk (buurtsportcoaches en het inactieve kind) en het bijbehorende ecosysteem zijn bij een dergelijk te ontwikkelen adaptief platform voor exergames
Het basisonderwijs staat voor de lastige opgave om kinderen meer te laten bewegen zonder dat dat ten koste gaat van de kernvakken als rekenen en taal. Er is wel een ontwikkeling die kansen biedt: bewegend leren. Dit combineert bewegingsoefeningen met reken- of taaloefeningen en lijkt een meerwaarde te hebben voor de cognitieve ontwikkeling van kinderen. Exergames worden hiervoor al wel mondjesmaat toegepast, maar niet in samenhang met doelstellingen op het gebied van motorische ontwikkeling. Hoe kunnen exergames zo ontwikkeld worden dat ze succesvol ingezet worden in het basisonderwijs om én cognitieve automatiseringsdoelstellingen én motorische ontwikkelingsdoelstellingen geïntegreerd ondersteunen? Door een slimme innovatie van gepersonaliseerd bewegend leren kan zonder dat daar meer verroosterde tijd voor beweegonderwijs voor nodig is de motorische ontwikkeling van kinderen worden versterkt en gemeten, bewegend leren voor het individu geoptimaliseerd worden, de docent ontlast worden, en daarmee de weerstand tegen invoering van bewegend leren verminderd worden. Het samenwerkingsverband verbindt serious game design, cognitieve training van kinderen én motorische ontwikkeling en dat is uniek. Voor de game-design partners levert dit waardevolle kennis op voor het ontwikkelen van exergames die goed geworteld zijn in het onderwijs. Voor de ontwikkeling van de adaptieve games wordt ingezet op een user-centered designproces waarbij co-creatie sessies met vakleerkrachten en game designers een belangrijke rol spelen. De beoogde resultaten zijn (1) een prototype waarmee bewegingen kunnen worden gemonitord en inzichtelijk gemaakt voor de leerkracht; (2) Enkele prototypes van adaptieve games die kinderen nieuwe motorische vaardigheden leren terwijl ze een automatiseringstaak uitvoeren; en (3) Ontwerp- en implementatierichtlijnen voor deze games in de dagelijkse onderwijspraktijk. Het geheel is een proof of concept die game designers in staat stelt om een slimme en adaptieve exergames te maken voor bewegend leren.
