Verkörperte virtuelle Realität für chronische Schmerzen

Mit etwa 1 von 5 Betroffenen sind chronische Schmerzen weltweit unglaublich weit verbreitet. Leider bietet die standardmäßige opioiderge Behandlung nicht immer eine angemessene Linderung und ist oft mit unerwünschten Ereignissen verbunden. Als neuartiger und innovativer Ansatz in der Schmerztherapie erzeugt Virtual Reality (VR) interaktive, multimodale sensorische Reize, die beachtliche Erfolge bei der Schmerzlinderung gezeigt haben. Viel Forschung hat sich auf die Fähigkeit von VR konzentriert, die Aufmerksamkeit der Patienten von Schmerzen wegzulenken; Diese Methoden bieten jedoch nur eine vorübergehende Linderung durch Distraktion und bieten daher keine langfristige analgetische Abhilfe. Ein anderer und vielversprechender therapeutischer Ansatz ist die Verwendung von VR als verkörperte Simulationstechnik, bei der virtuelle Körperillusionen verwendet werden können, um die Körperwahrnehmung zu verbessern und eine möglicherweise dauerhaftere Analgesie zu erzeugen.

Störungen in der Körperwahrnehmung (d. h. Veränderungen in der Art und Weise, wie der Körper wahrgenommen wird) werden zunehmend als relevantes Merkmal chronischer Schmerzen anerkannt. Im Vergleich zu Gesunden weisen Patienten mit chronischen Schmerzen Veränderungen in neuronalen Bereichen auf, die an der Körperwahrnehmung beteiligt sind. Subjektiv berichten Patienten mit chronischen Schmerzen von Abweichungen in der Körperwahrnehmung, die Veränderungen in der wahrgenommenen Form, Größe oder Farbe umfassen, die von der objektiven Beurteilung abweichen (z. B. das Erleben schmerzhafter Körperteile als vergrößert, verdreht oder anderweitig verzerrt). Darüber hinaus korreliert der Grad der Körperwahrnehmungsverzerrung positiv mit Schmerzen, wobei diejenigen mit stärkeren Schmerzen auch über umfassendere Körperwahrnehmungsstörungen berichten. Interessanterweise lindern Interventionen, die darauf abzielen, die Verzerrung der Körperwahrnehmung zu reduzieren, Schmerzen entsprechend, und mehrere Studien haben gezeigt, dass die Modulation der Körperwahrnehmung durch die Verwendung von (nicht virtuellen) Körperillusionen (d. h. multisensorische Modulationen der wahrgenommenen Verkörperung) eine signifikante und sogar anhaltende Analgesie hervorrufen kann Patienten mit chronischen Schmerzen. Verzerrte Körperwahrnehmungen stellen daher ein vielversprechendes Ziel für die Schmerzmodulation dar. Jüngste experimentelle und klinische Forschungen haben die analgetische Wirksamkeit von Körperillusionen bei einer Reihe von chronischen Schmerzzuständen gezeigt, einschließlich (aber nicht beschränkt auf) Osteoarthritis (OA), komplexes regionales Schmerzsyndrom (CRPS) und neuropathischer Schmerz. Beispielsweise reduzierte das illusorische Strecken der Hände bei Patienten mit Arthrose die Schmerzen um 40 %. Darüber hinaus hat sich gezeigt, dass die Schmerzlinderung nach einer einzigen Illusion zwischen einigen Minuten und 10 Wochen anhält, was darauf hindeutet, dass mehrere Sitzungen mit Körperillusionen die kortikale Fehldarstellung im Laufe der Zeit reduzieren und zu einer langfristigen Analgesie führen könnten.

Immersives multisensorisches VR-Feedback-Training stellt einen vielversprechenden neuen Weg für potenzielle zukünftige Ansätze dar, die auf die Behandlung chronischer Schmerzen abzielen, indem es die Gestaltung gezielter virtueller Umgebungen unterstützt, um (verzerrte) Körperwahrnehmungen zu verändern. Die multimodale Reizsteuerung von VR ermöglicht Transferillusionen vom physischen zum virtuellen Körper, wodurch das Gefühl entsteht, der virtuelle Körper sei der eigene. Diese virtuellen Körperillusionen können die Körperwahrnehmung auf einfache Weise modulieren und könnten daher zur Veränderung der wahrgenommenen Eigenschaften von Schmerz verwendet werden: Eine gestörte Körperwahrnehmung bei Patienten mit chronischen Schmerzen kann dadurch verbessert werden, indem der virtuelle Körper auf eine Weise angepasst wird, die mit dem physischen nicht möglich wäre Karosserie. Die aktuelle Studie kann in die Risikokategorie A eingestuft werden, da sie nur minimale Risiken und Belastungen (d. h. potenzieller, aber unwahrscheinlicher vorübergehender Schwindel und Übelkeit in VR) mit sich bringt.

Die Forscher gehen davon aus, dass Virtual Reality die Schmerzintensitätsbewertungen von vor bis nach der Virtual-Reality-Sitzung reduzieren wird. Es wird jedoch erwartet, dass virtuelle Körperillusionen zu einer stärkeren Analgesie führen werden, da die virtuellen Körperillusionen zusätzlich darauf abzielen, mit chronischen Schmerzen verbundene Körperwahrnehmungsstörungen gezielt anzusprechen und zu normalisieren. Während in der Kontrollgruppe eine Analgesie unmittelbar nach der VR-Ablenkung erwartet wird, sind weder kumulative Verbesserungen oder anhaltende Analgesie noch Verbesserungen bei Körperwahrnehmungsstörungen zu erwarten. Darüber hinaus gehen die Forscher daher auch von der Hypothese aus, dass virtuelle Körperillusionen, nicht aber virtuelle Ablenkung, Störungen der Körperwahrnehmung reduzieren.

Dieses Single-Center-Projekt wird aus bestätigender quantitativer Forschung bestehen, die auf nationaler Ebene durchgeführt wird. Die Verwendung von virtueller Realität (d. h. virtuelle Realität als Ablenkungs- versus Embodiment-Modalität) wird als modulierendes Interventionsinstrument zur Schmerzbehandlung bei verschiedenen Schmerzzuständen untersucht, darunter komplexes regionales Schmerzsyndrom, periphere Nervenverletzung und Osteoarthritis. Zu diesem Zweck besteht die Kontrollbedingung aus der bisher regelmäßig verwendeten virtuellen Ablenkung (d. h. einer entspannenden virtuellen Szene eines Waldgebiets, um die Teilnehmer von Schmerzen abzulenken), in die sie über mehrere Sitzungen eingetaucht werden, gegenüber einer experimentellen Bedingung. wobei die Teilnehmer in der Lage sein werden, aus mehreren virtuellen Körperillusionen auszuwählen, um herauszufinden, welche am besten ihre Schmerzen und Störungen der Körperwahrnehmung reduziert, und in mehreren Sitzungen in die bevorzugte/ausgewählte virtuelle Körperillusion ihrer Wahl einzutauchen.

Die Teilnehmer jedes Schmerzsyndroms werden der Versuchs- oder Kontrollgruppe nacheinander ausbalanciert zugeteilt. Die Teilnehmer werden nach ihrem Schmerzzustand gruppiert und dann der Versuchs- oder Kontrollgruppe nacheinander ausbalanciert zugeteilt, um sicherzustellen, dass Personen aus jedem Schmerzzustand in beiden Gruppen gleichermaßen vertreten sind. Es sind keine Verblindungsverfahren erforderlich, da die Kontroll- und Versuchsgruppen klar voneinander getrennt sind.

Ein virtueller Avatar jedes Geschlechts wird so konfiguriert, dass er dem Geschlecht der Teilnehmer entspricht. Ein visuomotorisches Verfolgungssystem wird verwendet, um die Bewegungen der Arme der Teilnehmer zu verfolgen, die die Bewegungen des virtuellen Körpers abgleichen, um den illusorischen Besitz des virtuellen Avatars zu erhöhen. Oculus Quest 2 (www.oculus.com) wird als HMD für die virtuellen Umgebungen verwendet, das über 6 GB RAM und 1832 x 1920 Pixel pro Auge verfügt. Es wiegt 503 Gramm, hat beim Start eine Bildschirmaktualisierungsrate von 72 Hz und verwendet interne Kameras, um die Gliedmaßen zu verfolgen. Die Software für die experimentelle und die Kontrollgruppe wird in Unity (Unity Technologies, San Francisco) programmiert; eine weit verbreitete Software zur Programmierung virtueller Szenarien (für empirische Forschung).

Die Teilnehmer werden darüber informiert, dass das Ziel der Studie darin besteht, die Wirksamkeit der virtuellen Ablenkung mit der virtuellen Verkörperung auf die Schmerzwahrnehmung zu vergleichen, und dass, obwohl sowohl die virtuelle Ablenkung als auch die virtuelle Verkörperung in der Vergangenheit eine analgetische Wirksamkeit gezeigt haben, sie nur einer von beiden zugeordnet werden die Gruppen. Während der Intervention sitzen die Teilnehmer auf einem Stuhl, beide Arme ruhen auf einem Tisch vor ihnen und werden zunächst mit der virtuellen Umgebung vertraut gemacht. In der virtuellen Szene erleben sie einen passenden virtuellen Tisch, der sich in einer entspannenden virtuellen Szene befindet, die der virtuellen Szene der Kontrollbedingung entspricht – d. h. eine virtuelle Szene eines Waldes, sowie einen virtuellen Körper, der von vorne gesehen wird – Personenperspektive. Die Teilnehmer werden gebeten, ihre Arme von einer Seite zur anderen zu bewegen, um eine synchrone visuomotorische Verfolgung zwischen dem virtuellen und dem physischen Körper zu induzieren und somit eine illusorische Besitznahme des virtuellen Körpers zu induzieren.

Während der ersten Sitzung mit virtuellen Körperillusionen experimentieren die Teilnehmer (sowohl Versuchs- als auch Kontrollgruppen) zunächst mit den verschiedenen Arten von Körperillusionen, die bereitgestellt werden - dh Dehnen, Schrumpfen, synchrones Aufblitzen des virtuellen Körpers mit der Herzfrequenz, Transparenz oder Blau Farbänderung. Die Dehnungsillusion besteht aus einem normalen Arm oder einer normalen Hand, die sich über ihre physischen Grenzen hinaus streckt und dann in ihren normalen Zustand zurückschrumpft. In der schrumpfenden Illusion schrumpft das Glied in der Größe, bevor es wieder auf eine normale Größe anwächst. Eine weitere Illusion wird die visuelle Darstellung der Herzfrequenz beinhalten, bei der das virtuelle Körperteil synchron mit dem Herzschlag des Teilnehmers aufblitzt. Die Transparenzbedingung besteht aus einem Glied, das in seiner Transparenz zunimmt und abnimmt, während die Farbmodifikation ein Glied umfasst, das gekühlt werden kann, indem die Farbe auf Blau geändert wird. Dies ermöglicht einen individualisierten Ansatz, bei dem die Teilnehmer der experimentellen Gruppe zunächst mit der virtuellen Illusion experimentieren und dann mit der virtuellen Illusion fortfahren können, die sie wahrnehmen, um ihre Schmerzen am effektivsten zu reduzieren. Die Teilnehmer der Kontrollgruppe werden auch diese anfänglichen virtuellen Körperillusionen vervollständigen, um die statistische Aussagekraft zu erhöhen, um die Wirksamkeit der verschiedenen Arten von virtuellen Körperillusionen zu untersuchen. Um Übertragungseffekte zu minimieren, werden die verschiedenen Arten virtueller Körperillusionen ausgewogen präsentiert. Jede Illusion wird 45 Sekunden lang präsentiert, was mit früheren Forschungen über Körperillusionen bei chronischen Schmerzen übereinstimmt.

Vor jeder Illusion erscheint eine numerische Schmerzintensitäts-Bewertungsskala (NRS) mit der schriftlichen Anweisung, in der die Teilnehmer gebeten werden, die Intensität ihrer Schmerzen auf einer Skala von 0 (kein Schmerz) bis 10 (schlimmstmöglicher Schmerz) zu beurteilen. Jede virtuelle Körperillusion wird dreimal präsentiert, und nach jeder Illusion erscheint ein weiterer Schmerzintensitäts-NRS, der die Teilnehmer auffordert, ihre Schmerzen zu bewerten. Zusätzlich werden die Teilnehmer nach jeder Art von Körperillusion gebeten, den Grad der Verkörperung des virtuellen Avatars und des eigenen Körpers zu bewerten (Verkörperungsfragebogen - Langversion: 1. Wie stark fühlte sich der Teilnehmer in der virtuellen Umgebung präsent? 2. Wie sehr hatte der Teilnehmer das Gefühl, dass der virtuelle Arm sein eigener Arm ist? 3. Wie stark fühlt es sich an, als wären die Bewegungen des virtuellen Arms die eigenen Bewegungen des Teilnehmers? 4. Wie sehr hat der Teilnehmer das Gefühl, dass der virtuelle Arm eine andere Person ist? 5. Wie viel Körperteil fühlt der betroffene physische Körperteil des Teilnehmers? 6. Wie bewusst ist sich der Teilnehmer der körperlichen Position seines Körpergliedes? 7. Wie viel Aufmerksamkeit schenkt der Teilnehmer derzeit seinem Körperteil? 8. Wie stark sind die emotionalen Gefühle, die sie in Bezug auf ihre Gliedmaßen haben? Die Fragen 5–8 sind der Bath CRPS Body Perception Disturbance Scale angepasst. Alle Fragen werden auf einer visuellen Analogskala (VAS) von „gar nicht“ bis „sehr“ beantwortet, mit Ausnahme von Frage 8, die von „sehr negativ“ bis „sehr positiv“ beantwortet wird). Die Teilnehmer erhalten eine zweiminütige Pause zwischen jeder Art von virtueller Körperillusion.

Nachdem die Teilnehmer die virtuelle Körperillusion ausgewählt haben, die ihre Schmerzintensität NRS am stärksten reduziert, oder diejenige, mit der sie sich am wohlsten fühlen, erhalten sie eine 15-minütige Pause. Nach der Pause beginnen die Teilnehmer die erste Sitzung mit ihrer gewählten virtuellen Körperillusion. Die virtuellen Körperillusionen werden in Blöcken präsentiert, wobei ein Block aus 3 x 45 Sekunden virtuellen Körperillusionssitzungen besteht. Zwischen den 45 Sekunden virtuellen Körperillusionen jedes Blocks gibt es eine 10-sekündige Pause von der Körperillusion. Vor dem ersten und nach jedem Block bewerten die Teilnehmer ihre Schmerzen anhand der Schmerzintensität NRS. Insgesamt werden die Teilnehmer fünf Blöcke virtueller Körperillusionen absolvieren, mit einer zweiminütigen Pause zwischen jedem Block. Nach Abschluss aller fünf Blöcke füllen die Teilnehmer erneut den Verkörperungsfragebogen aus, wonach das HMD entfernt wird. Insgesamt verbringen die Teilnehmer in den fünf Blöcken etwa 20 Minuten in der virtuellen Realität.

Die Teilnehmer der Kontrollgruppe werden in ähnlicher Weise mit dem HMD und der virtuellen Realität vertraut gemacht und vervollständigen auch die Basislinie, in der sie dieselben virtuellen Körperillusionen wie die Versuchsgruppe erleben, und geben ihre Schmerzintensität NRS an. Nach der VR-Einführungssitzung erhalten sie außerdem eine 15-minütige Pause. Die Teilnehmer der Kontrollgruppe werden nicht mit virtuellen Körperillusionen fortfahren; Stattdessen werden sie nur der entspannenden virtuellen Szene ohne gezeigten Körper ausgesetzt, die bei der Kontroll- und der Versuchsgruppe identisch sein wird. Die Teilnehmer beantworten die Schmerzintensitäts-NRS in vergleichbaren Zeitintervallen wie die Versuchsgruppe und vervollständigen daher in ähnlicher Weise eine Pre-Schmerzintensitäts-NRS vor Beginn der Virtual-Reality-Ablenkungssitzung und 5 "Post" -Schmerzintensitäts-NRS. Daher verbringen die Teilnehmer in der Kontrollbedingung eine ähnliche Zeit (ungefähr 20 Minuten) in der virtuellen Realität. In ähnlicher Weise werden sie auch einen Embodiment-Fragebogen ausfüllen, mit Ausnahme einer kürzeren Version, die die Fragen 2-4 des Embodiment-Fragebogens - längere Version - nicht enthält und stattdessen nur die Körperwahrnehmungen ihres physischen Körpers bewertet (Embodiment-Fragebogen - kurze Version: 1 . Wie stark fühlte sich der Teilnehmer in der virtuellen Umgebung präsent? 2. Wie sehr fühlt sich der betroffene physische Körperteil an? 3. Wie bewusst ist sich der Teilnehmer der körperlichen Position seines Körpergliedes? 4. Wie viel Aufmerksamkeit schenkt der Teilnehmer derzeit seinem Körperteil? 5. Wie stark sind die emotionalen Gefühle, die sie in Bezug auf ihr Glied haben?).