Design exploration for the clinical workflow of a gamified pediatric rehabilitation platform

Pediatric neurodevelopmental disorders (NDDs) requiring upper-limb rehabilitation typically necessitate sustained patient engagement, yet traditional interventions may present challenges in adequately accommodating diversity in patients' cognitive and motor ability. While gamification supports rehabilitation engagement, existing platforms often lack sufficient cognitive adaptivity, which may limit therapeutic efficacy. Within this context, this thesis explores design considerations for PhiCube, a bilateral robotic rehabilitation platform developed by Rehabilia Technologies, targeting children with NDDs. In fact, in clinical settings, therapists often guide patients through "gamified" training. This study identifies opportunities to reduce therapists' learning burden, lower children's cognitive demands, and support clinical decisions. A multidisciplinary research approach integrates design principles for cognitive and motor diversity with empirical analysis, including stakeholder interviews, competitor benchmarking, and clinical workflow exploration. Literature research examines adherence challenges in pediatric rehabilitation, the clinical outcomes and limitations of gamification, and strategies for enhancing therapeutic engagement and accessibility. Findings show PhiCube incorporates valuable features including adaptive training and performance tracking, but gaps exist; in particular, unclear mapping between games and therapeutic targets, under-prioritized adjustable parameters, and insufficiently defined intervention goals. Proposed design interventions target different areas: enhancing therapist usability through improved information architecture; and assisting clinical decision-making through hierarchical parameter adjustment. These actions will even allow to achieve the reducing children's cognitive demands through minimal interfaces and progressive complexity. This work demonstrates that cognitive accessibility alongside motor adaptation is essential for engagement and therapeutic outcomes. Limitations include focus on clinical scenarios and cognitive accessibility, suggesting future home-based and broader accessibility research.

I disturbi neuroevolutivi pediatrici (NDDs) che richiedono riabilitazione dell’arto superiore necessitano di un coinvolgimento prolungato del paziente; tuttavia, gli interventi tradizionali spesso non si adattano adeguatamente alla diversità cognitiva e motoria. Sebbene la gamification favorisca l’engagement, molte piattaforme presentano limitata adattività cognitiva, riducendo potenzialmente l’efficacia terapeutica. All’interno di questo contesto, questo Lavoro di tesi analizza le considerazioni progettuali per PhiCube, una piattaforma robotica bilaterale sviluppata da Rehabilia Technologies per bambini con NDDs. In ambito clinico, i terapisti guidano i pazienti in percorsi "gamificati"; lo studio individua opportunità per ridurre il carico cognitivo dei bambini, alleggerire l’onere di apprendimento dei terapisti e supportare il processo decisionale clinico. L'approccio di ricerca multidisciplinare integra i principi del design per la diversità cognitiva e motoria con un'analisi empirica che comprende interviste agli stakeholder, benchmarking dei competitor ed esplorazione dei flussi di lavoro clinici. La revisione della letteratura esamina le sfide legate all'aderenza nella riabilitazione pediatrica, gli esiti clinici e i limiti della gamification, nonché le strategie per migliorare l'engagement terapeutico e l'accessibilità. I risultati evidenziano diversi punti di forza della soluzione robotica, come l’allenamento adattivo e il monitoraggio delle prestazioni, ma anche criticità: mappatura poco chiara tra giochi e obiettivi terapeutici, parametri regolabili non adeguatamente prioritizzati e obiettivi di intervento insufficientemente definiti. Le proposte progettuali mirano a migliorare l’architettura informativa per i terapisti e strutturare gerarchicamente la regolazione dei parametri clinici. Queste azioni permetteranno persino di ridurre il carico cognitivo dei bambini attraverso interfacce minimali e una complessità progressiva. Lo studio sottolinea come l’accessibilità cognitiva, insieme all’adattamento motorio, sia essenziale per favorire engagement ed esiti terapeutici, suggerendo future ricerche in contesti domiciliari.