Embodied Virtual Reality for kronisk smerte

Med omkring 1 ud af 5 berørte individer er kronisk smerte utroligt udbredt på globalt plan. Desværre giver standard opioidergisk behandling ikke konsekvent tilstrækkelig lindring og er ofte knyttet til bivirkninger. Som en ny og innovativ tilgang til smertebehandling skaber virtual reality (VR) interaktive, multimodale sensoriske stimuli, der har vist betydelig succes med at reducere smerte. Meget forskning har fokuseret på VR's evne til at flytte patienters opmærksomhed væk fra smerte; disse metoder giver dog kun forbigående lindring gennem distraktion og tilbyder derfor ikke langsigtet smertestillende remediering. En anderledes og lovende terapeutisk tilgang er at bruge VR som en legemliggjort simuleringsteknik, hvor virtuelle krops-illusioner kan bruges til at forbedre kropsopfattelsen og producere potentielt mere varige analgesi.

Forstyrrelser i kropsopfattelsen (dvs. ændringer i den måde, kroppen opfattes på) anerkendes i stigende grad som et relevant træk ved kronisk smerte. Sammenlignet med raske individer udviser patienter, der lider af kronisk smerte, ændringer i neurale områder involveret i kropsopfattelse. Subjektivt rapporterer patienter med kroniske smerter afvigelser i kropsopfattelse, der inkluderer ændringer i opfattet form, størrelse eller farve, der adskiller sig fra objektiv vurdering (f.eks. oplever smertefulde kropsdele som forstørrede, snoede eller på anden måde forvrænget. Ydermere korrelerer graden af ​​kropsopfattelsesforvrængning positivt med smerter, hvor personer med mere alvorlige smerter også rapporterer mere omfattende kropsopfattelsesforstyrrelser. Interessant nok lindrer interventioner rettet mod at reducere kropsopfattelsesforvrængning tilsvarende smerte, og adskillige undersøgelser har vist, at modulerende kropsopfattelse med brug af (ikke-virtuelle) krops-illusioner (dvs. multisensoriske moduleringer af opfattet legemliggørelse) kan fremkalde betydelig og endda vedvarende analgesi i patienter med kroniske smerter. Forvrængede opfattelser af kroppen udgør derfor et lovende mål for smertemodulering. Nylig eksperimentel og klinisk forskning har vist den smertestillende virkning af krops-illusioner i en række kroniske smertetilstande, herunder (men ikke begrænset til) slidgigt (OA), komplekst regionalt smertesyndrom (CRPS) og neuropatisk smerte. For eksempel reducerede illusorisk strækning af hænder hos patienter med OA smerte med 40 %. Ydermere har smertelindring efter en enkelt illusion vist sig at vare ved mellem flere minutter og op til 10 uger, hvilket tyder på, at flere sessioner med krops-illusioner kan reducere kortikal misrepræsentation over tid og føre til langvarig analgesi.

Fordybende VR multisensorisk feedback-træning betegner en lovende ny vej for potentielle fremtidige tilgange rettet mod håndtering af kroniske smerter ved at understøtte designet af målrettede virtuelle miljøer for at ændre (forvrænget) kropsopfattelser. Den multimodale stimuluskontrol af VR muliggør fysisk-til-virtuel kropsoverførsel illusioner, hvilket resulterer i følelsen af, at den virtuelle krop er ens egen. Disse virtuelle krops-illusioner kan med lethed modulere kropsopfattelse og kan derfor bruges til at ændre smertens opfattede egenskaber: forstyrret kropsopfattelse hos patienter med kronisk smerte kan derved forbedres ved at tilpasse den virtuelle krop på måder, som ikke ville være mulige med den fysiske legeme. Den nuværende undersøgelse kan klassificeres som risikokategori A, da den kun medfører minimale risici og byrder (dvs. potentiel, men usandsynlig forbigående svimmelhed og kvalme i VR).

Efterforskerne antager, at virtual reality vil reducere smerteintensitetsvurderinger fra præ- til post-virtual reality-session. Det forventes dog, at virtuelle krops-illusioner vil føre til stærkere analgesi, da de virtuelle krops-illusioner desuden har til formål at målrette og normalisere kropsopfattelsesforstyrrelser, der er forbundet med kroniske smerter. Mens analgesi forventes umiddelbart efter VR-distraktionen i kontrolgruppen, forventes kumulative forbedringer eller vedvarende analgesi, ej heller nogen forbedringer i kropsopfattelsesforstyrrelser. Derudover antager efterforskerne derfor også, at virtuelle krops-illusioner, men ikke virtuel distraktion, vil reducere kropsopfattelsesforstyrrelser.

Dette enkeltcenterprojekt vil bestå af bekræftende kvantitativ forskning udført på nationalt plan. Brugen af ​​virtuel virkelighed (dvs. virtuel virkelighed som en distraktion versus udførelsesform) vil blive undersøgt som et modulerende interventionelt værktøj til smertebehandling ved forskellige smertetilstande, herunder komplekst regionalt smertesyndrom, perifer nerveskade og slidgigt. Til dette formål vil kontroltilstanden bestå af den hidtil regelmæssigt anvendte virtuelle distraktion (dvs. en afslappende virtuel scene af et skovområde for at distrahere deltagerne fra smerte), hvor de vil blive nedsænket over flere sessioner, versus en eksperimentel tilstand, hvor deltagerne både vil være i stand til at vælge mellem flere virtuelle krops-illusioner for at identificere, hvilken der bedst reducerer deres smerte og kropsopfattelsesforstyrrelser, og blive fordybet i den foretrukne/valgte virtuelle krops-illusion over flere sessioner.

Deltagere af hvert smertesyndrom vil blive tildelt forsøgs- eller kontrolgruppen på en sekventiel modvægtet måde. Deltagerne vil blive grupperet sammen efter deres smertetilstand og derefter tildelt den eksperimentelle eller kontrolgruppe på en sekventiel modvægtet måde for at sikre, at individer fra hver smertetilstand er ligeligt repræsenteret i begge grupper. Ingen blændende procedurer vil være nødvendige, da kontrol- og forsøgsgrupperne tydeligt kan skelnes.

En virtuel avatar af hvert køn vil blive konfigureret til at matche deltagernes køn. Et visuomotorisk sporingssystem vil blive brugt til at spore bevægelserne af deltagernes arme, som vil matche den virtuelle krops bevægelser for at øge det illusoriske ejerskab af den virtuelle avatar. The Oculus Quest 2 (www.oculus.com) vil blive brugt som en HMD til de virtuelle miljøer, som har 6 GB RAM og 1832 x 1920 pixels per øje. Den vejer 503 gram, har en skærmopdateringshastighed på 72 Hz ved lanceringen og bruger interne kameraer til at spore lemmerne. Softwaren til både den eksperimentelle gruppe og kontrolgruppen vil blive programmeret i Unity (Unity Technologies, San Francisco); en almindeligt anvendt software til programmering af virtuelle scenarier (til empirisk forskning).

Deltagerne vil blive informeret om, at formålet med undersøgelsen er at sammenligne effektiviteten af ​​virtuel distraktion versus virtuel legemliggørelse på smerteopfattelse, og at mens både virtuel distraktion og virtuel udførelse har vist smertestillende effekt i fortiden, vil de kun blive allokeret til en af grupperne. Under interventionen vil deltagerne blive siddende i en stol med begge arme hvilende på et bord foran sig og vil først blive fortrolige med det virtuelle miljø. I den virtuelle scene vil de opleve et matchende virtuelt bord, som vil være placeret i en afslappende virtuel scene, der matcher den virtuelle scene for kontroltilstanden - dvs. en virtuel scene af en skov, såvel som en virtuel krop set fra en første- personperspektiv. Deltagerne vil blive bedt om at bevæge deres arme fra side til side for at inducere synkron visuomotorisk sporing mellem den virtuelle og fysiske krop og derfor inducere illusorisk ejerskab af den virtuelle krop.

Under den første session med virtuelle krops-illusioner vil deltagerne (både eksperimentelle grupper og kontrolgrupper) først eksperimentere med de forskellige typer af krops-illusioner, der er tilvejebragt - dvs. strække, krympe, synkront blink af den virtuelle krop med puls, gennemsigtighed eller blå farveændring. Stræk-illusionen vil bestå af en normal arm eller hånd, der strækker sig ud over dens fysiske grænser, og derefter skrumpe tilbage til sin normale tilstand. I den skrumpende illusion vil lemmet skrumpe i størrelse, før det igen øges til en normal størrelse. En anden illusion vil omfatte visuel afbildning af hjertefrekvensen, hvor den virtuelle kropsdel ​​vil blinke synkront med deltagerens hjerteslag. Gennemsigtighedstilstanden vil bestå af, at en lem øges og aftager i gennemsigtighed, mens farvemodifikationen vil omfatte en lem, der kan afkøles ved at ændre farven til blå. Dette vil give mulighed for en individualiseret tilgang, hvor deltagere i forsøgsgruppen først kan eksperimentere med og derefter komme videre med den virtuelle illusion, de opfatter, for mest effektivt at reducere deres smerte. Deltagerne i kontrolgruppen vil også fuldføre disse indledende virtuelle krops-illusioner for at øge den statistiske magt til at undersøge effektiviteten af ​​de forskellige typer af virtuelle krops-illusioner. For at minimere overførselseffekter vil de forskellige typer virtuelle krops-illusioner blive præsenteret på en afbalanceret måde. Hver illusion vil blive præsenteret i 45 sekunder, hvilket falder i tråd med tidligere forskning, der bruger krops-illusioner til kroniske smerter.

Forud for hver illusion vil en smerte-intensitet numerisk vurderingsskala (NRS) fremkomme med den skriftlige instruktion, der beder deltagerne om at bedømme intensiteten af ​​deres smerte på en skala fra 0 (ingen smerte) til 10 (værst mulig smerte). Hver virtuel krops-illusion vil blive præsenteret tre gange, og efter hver illusion vil en anden smerteintensitets-NRS dukke op, der beder deltagerne om at vurdere deres smerte. Derudover vil deltagerne efter hver type kropsbedrag blive bedt om at vurdere graden af ​​legemliggørelse af den virtuelle avatar og deres egen krop (udførelsesspørgeskema - lang version: 1. Hvor stærkt følte deltageren, at de var til stede i det virtuelle miljø? 2. Hvor meget følte deltageren, at den virtuelle arm er deres egen arm? 3. Hvor stærkt føles det som om, at den virtuelle arms bevægelser er deltagerens egne bevægelser? 4. Hvor meget føler deltageren, at den virtuelle arm er en anden person? 5. Hvor meget en del af deres krop føler deltagerens berørte fysiske kropsdel? 6. Hvor bevidst er deltageren om den fysiske position af deres fysiske lem? 7. Hvor meget opmærksomhed er deltageren i øjeblikket opmærksom på deres fysiske lem? 8. Hvor stærke er de følelsesmæssige følelser, de har omkring deres lem? Spørgsmål 5-8 er tilpasset fra Bath CRPS Body Perception Disturbance Scale. Alle spørgsmål vil blive besvaret på en visuel analog skala (VAS) fra 'slet ikke' til 'meget meget', bortset fra spørgsmål 8, som vil blive besvaret fra 'meget negativt' til 'meget positivt'). Deltagerne vil få en to-minutters pause mellem hver anden type virtuel krops-illusion.

Efter at deltagerne har valgt den virtuelle krops-illusion, der kraftigst reducerer deres smerteintensitet NRS, eller den de føler sig bedst tilpas med, vil de få en 15 minutters pause. Efter pausen vil deltagerne begynde den første session med deres valgte virtuelle krops-illusion. De virtuelle krops-illusioner vil blive præsenteret i blokke, hvor en blok består af 3 x 45 sekunders virtuelle krops-illusionssessioner. Mellem de 45 sekunders virtuelle krops-illusioner i hver blok vil der være en pause på 10 sekunder fra krops-illusionen. Forud for den første og efter hver blok vil deltagerne vurdere deres smerte på smerteintensiteten NRS. I alt vil deltagerne gennemføre fem blokke af virtuelle krops-illusioner, med en pause på 2 minutter mellem hver blok. Efter udfyldelse af alle fem blokke vil deltagerne igen udfylde embodiment-spørgeskemaet, hvorefter HMD vil blive fjernet. I alt vil deltagerne bruge omkring 20 minutter i virtual reality i løbet af de fem blokke.

Deltagerne i kontrolgruppen vil på samme måde blive fortrolige med HMD og virtual reality, og vil også fuldføre baseline, hvor de vil opleve de samme virtuelle krops-illusioner som forsøgsgruppen, og rapportere deres smerteintensitet NRS. Efter VR-intro-sessionen får de også en pause på 15 minutter. Deltagerne i kontrolgruppen vil ikke fortsætte med virtuelle krops-illusioner; i stedet vil de kun blive udsat for den afslappende virtuelle scene uden krop vist, som vil være identisk mellem kontrol- og forsøgsgruppen. Deltagerne vil besvare smerteintensitets-NRS med sammenlignelige tidsintervaller til den eksperimentelle gruppe, og vil derfor på samme måde udfylde en præ-smerteintensitets-NRS før påbegyndelse af virtual reality-distraktionssessionen, og 5 "post" smerteintensitets-NRS. Derfor vil deltagere i kontrolbetingelsen bruge en tilsvarende mængde tid (ca. 20 minutter) i virtual reality. Tilsvarende vil de også udfylde et legemliggørelsesspørgeskema, undtagen en kortere version, der ikke vil omfatte spørgsmål 2-4 i udførelsesformsspørgeskemaet - længere version, og i stedet kun vil vurdere kropsopfattelserne af deres fysiske kroppe (embodiment-spørgeskema - kort version: 1 . Hvor stærkt følte deltageren, at de var til stede i det virtuelle miljø? 2. Hvor meget en del af deres krop føles deres berørte fysiske kropsdel? 3. Hvor opmærksom er deltageren på den fysiske position af deres fysiske lem? 4. Hvor meget opmærksomhed lægger deltageren i øjeblikket på deres fysiske lem? 5. Hvor stærke er de følelsesmæssige følelser, de har om deres lem?).