Воплощенная виртуальная реальность для лечения хронической боли

Примерно у 1 из 5 пострадавших хроническая боль невероятно широко распространена в глобальном масштабе. К сожалению, стандартное лечение опиоидами не всегда обеспечивает адекватное облегчение и часто связано с побочными эффектами. Как новый и инновационный подход к лечению боли, виртуальная реальность (VR) создает интерактивные мультимодальные сенсорные стимулы, которые продемонстрировали значительный успех в уменьшении боли. Многие исследования были сосредоточены на способности VR отвлекать внимание пациентов от боли; однако эти методы обеспечивают только временное облегчение за счет средств отвлечения и, следовательно, не обеспечивают долгосрочного обезболивания. Другой многообещающий терапевтический подход заключается в использовании виртуальной реальности в качестве воплощенной техники моделирования, где можно использовать иллюзии виртуального тела для улучшения восприятия тела и потенциально более стойкого обезболивания.

Нарушения в восприятии тела (т. е. изменения в восприятии тела) все чаще признаются характерным признаком хронической боли. По сравнению со здоровыми людьми у пациентов, страдающих хронической болью, наблюдаются изменения в областях нервной системы, участвующих в восприятии тела. Субъективно пациенты с хронической болью сообщают об отклонениях в восприятии тела, которые включают изменения воспринимаемой формы, размера или цвета, которые отличаются от объективной оценки (например, ощущение болезненных частей тела как увеличенных, искривленных или иным образом искаженных). Кроме того, степень искажения восприятия тела положительно коррелирует с болью, при этом пациенты с более сильной болью также сообщают о более обширных нарушениях восприятия тела. Интересно, что вмешательства, направленные на уменьшение искажения телесного восприятия, соответственно уменьшают боль, и несколько исследований показали, что модулирование телесного восприятия с использованием (невиртуальных) телесных иллюзий (т. пациентов с хронической болью. Таким образом, искаженное восприятие тела представляет собой многообещающую мишень для модуляции боли. Недавние экспериментальные и клинические исследования продемонстрировали обезболивающую эффективность телесных иллюзий при ряде хронических болевых состояний, включая (но не ограничиваясь) остеоартрит (ОА), комплексный региональный болевой синдром (КРБС) и невропатическую боль. Например, иллюзорное вытягивание рук у больных ОА уменьшало боль на 40%. Кроме того, было показано, что облегчение боли после одной иллюзии сохраняется от нескольких минут до 10 недель, что позволяет предположить, что несколько сеансов телесных иллюзий могут со временем уменьшить искажение коры головного мозга и привести к долгосрочной анальгезии.

Иммерсивное обучение мультисенсорной обратной связи в виртуальной реальности представляет собой многообещающий новый путь для потенциальных будущих подходов, направленных на управление хронической болью, путем поддержки разработки целевых виртуальных сред для изменения (искаженного) восприятия тела. Мультимодальный контроль стимулов VR позволяет иллюзиям переноса физического тела в виртуальное, что приводит к ощущению, что виртуальное тело принадлежит человеку. Эти иллюзии виртуального тела могут легко модулировать восприятие тела и, следовательно, могут использоваться для изменения воспринимаемых свойств боли: таким образом, нарушенное восприятие тела у пациентов с хронической болью может быть улучшено за счет адаптации виртуального тела способами, которые были бы невозможны при физическом. тело. Текущее исследование может быть отнесено к категории риска А, поскольку оно влечет за собой лишь минимальные риски и нагрузки (т. е. потенциальное, но маловероятное преходящее головокружение и тошноту при ВР).

Исследователи предполагают, что виртуальная реальность снизит рейтинг интенсивности боли до и после сеанса виртуальной реальности. Однако ожидается, что иллюзии виртуального тела приведут к более сильному обезболиванию, поскольку иллюзии виртуального тела дополнительно нацелены на нацеливание и нормализацию нарушений восприятия тела, связанных с хронической болью. В то время как в контрольной группе ожидается обезболивание сразу после дистракции ВР, кумулятивных улучшений или устойчивого обезболивания, а также каких-либо улучшений нарушений восприятия тела не ожидается. Кроме того, исследователи также предполагают, что иллюзии виртуального тела, но не виртуальное отвлечение, уменьшат нарушения восприятия тела.

Этот проект единого центра будет состоять из подтверждающих количественных исследований, проводимых на национальном уровне. Использование виртуальной реальности (т. е. виртуальной реальности в качестве способа отвлечения внимания по сравнению с модальностью воплощения) будет рассматриваться в качестве модуляторного интервенционного инструмента для лечения боли при различных болевых состояниях, включая комплексный региональный болевой синдром, повреждение периферических нервов и остеоартрит. С этой целью контрольное условие будет состоять из до сих пор регулярно используемого виртуального отвлечения (т. е. расслабляющей виртуальной сцены лесной местности, чтобы отвлечь участников от боли), в которую они будут погружены в течение нескольких сеансов, по сравнению с экспериментальным условием, где участники смогут как выбрать из нескольких иллюзий виртуального тела, чтобы определить, какая из них лучше всего уменьшает их боль и нарушения восприятия тела, так и погрузиться в предпочтительную / выбранную иллюзию виртуального тела по выбору в течение нескольких сеансов.

Участники каждого болевого синдрома будут распределены в экспериментальную или контрольную группу в последовательном уравновешенном порядке. Участники будут сгруппированы вместе в соответствии с их болевым состоянием, а затем распределены в экспериментальную или контрольную группу последовательным уравновешенным образом, чтобы гарантировать, что люди с каждым болевым состоянием будут в равной степени представлены в обеих группах. Никаких процедур ослепления не потребуется, так как контрольная и экспериментальная группы четко различимы.

Виртуальный аватар каждого пола будет настроен в соответствии с полом участников. Система зрительно-моторного отслеживания будет использоваться для отслеживания движений рук участников, которые будут соответствовать движениям виртуального тела, чтобы усилить иллюзию владения виртуальным аватаром. Oculus Quest 2 (www.oculus.com) будет использоваться в качестве HMD для виртуальной среды, которая имеет 6 ГБ ОЗУ и разрешение 1832 x 1920 пикселей на каждый глаз. Он весит 503 грамма, имеет частоту обновления экрана 72 Гц при запуске и использует внутренние камеры для отслеживания конечностей. Программное обеспечение как для экспериментальной, так и для контрольной группы будет написано на Unity (Unity Technologies, Сан-Франциско); обычно используемое программное обеспечение для программирования виртуальных сценариев (для эмпирических исследований).

Участники будут проинформированы о том, что цель исследования состоит в том, чтобы сравнить эффективность виртуального отвлечения и виртуального воплощения на восприятие боли, и что, хотя и виртуальное отвлечение, и виртуальное воплощение продемонстрировали обезболивающую эффективность в прошлом, они будут отнесены только к одному из группы. Во время вмешательства участники будут сидеть на стуле, обеими руками опираясь на стол перед собой, и сначала будут ознакомлены с виртуальной средой. В виртуальной сцене они увидят соответствующий виртуальный стол, который будет расположен в расслабляющей виртуальной сцене, соответствующей виртуальной сцене условия управления, т. Е. Виртуальной сцене леса, а также виртуальному телу, увиденному с первого взгляда. перспектива человека. Участников попросят двигать руками из стороны в сторону, чтобы вызвать синхронное зрительно-моторное отслеживание между виртуальным и физическим телом и, следовательно, вызвать иллюзорное владение виртуальным телом.

Во время первого сеанса иллюзий виртуального тела участники (как экспериментальная, так и контрольная группы) сначала поэкспериментируют с различными типами представленных иллюзий тела, т. е. растяжением, сжатием, синхронным мерцанием виртуального тела с частотой сердечных сокращений, прозрачностью или синим цветом. модификация цвета. Иллюзия растяжения будет состоять из нормальной руки или кисти, вытягивающейся за свои физические границы, а затем сжимающейся обратно в свое нормальное состояние. В иллюзии уменьшения конечность уменьшается в размерах, прежде чем снова увеличиться до нормального размера. Другая иллюзия будет включать в себя визуальное изображение частоты сердечных сокращений, где виртуальная часть тела будет мигать синхронно с сердцебиением участника. Условие прозрачности будет состоять из увеличения и уменьшения прозрачности конечности, в то время как модификация цвета будет включать конечность, которую можно охладить, изменив цвет на синий. Это позволит использовать индивидуальный подход, при котором участники экспериментальной группы могут сначала поэкспериментировать, а затем двигаться вперед с виртуальной иллюзией, которую они воспринимают, чтобы наиболее эффективно уменьшить свою боль. Участники контрольной группы также выполнят эти начальные иллюзии виртуального тела, чтобы увеличить статистическую мощность для изучения эффективности различных типов иллюзий виртуального тела. Чтобы свести к минимуму эффект переноса, различные типы иллюзий виртуального тела будут представлены в уравновешенном виде. Каждая иллюзия будет представлена ​​в течение 45 секунд, что соответствует предыдущему исследованию с использованием телесных иллюзий для лечения хронической боли.

Перед каждой иллюзией появляется числовая шкала оценки интенсивности боли (NRS) с письменной инструкцией, в которой участникам предлагается оценить интенсивность своей боли по шкале от 0 (нет боли) до 10 (сильнейшая возможная боль). Каждая иллюзия виртуального тела будет представлена ​​три раза, и после каждой иллюзии появится еще один NRS интенсивности боли, предлагающий участникам оценить свою боль. Дополнительно после каждого типа телесной иллюзии участникам будет предложено оценить степень воплощения виртуального аватара и собственного тела (опросник воплощения - длинная версия: 1. Насколько сильно участники ощущали свое присутствие в виртуальной среде? 2. Насколько участник чувствовал, что виртуальная рука — это его собственная рука? 3. Насколько сильно ощущения, что движения виртуальной руки являются собственными движениями участника? 4. Насколько участник чувствует, что виртуальная рука — это другой человек? 5. Какую часть своего тела ощущает пораженная часть физического тела участника? 6. Насколько участник осведомлен о физическом положении своей физической конечности? 7. Сколько внимания участник в настоящее время уделяет своим физическим конечностям? 8. Насколько сильны эмоциональные переживания, которые они испытывают по поводу своей конечности? Вопросы 5-8 адаптированы из шкалы нарушений восприятия тела Bath CRPS. На все вопросы будут даны ответы по визуальной аналоговой шкале (ВАШ) от «совсем нет» до «очень сильно», за исключением вопроса 8, на который будут даны ответы от «очень отрицательно» до «очень положительно»). Участникам будет предоставлен двухминутный перерыв между иллюзиями виртуального тела каждого типа.

После того, как участники выбрали иллюзию виртуального тела, которая наиболее сильно снижает интенсивность боли NRS, или ту, с которой они чувствуют себя наиболее комфортно, им будет предоставлен 15-минутный перерыв. После перерыва участники начнут первую сессию с выбранной иллюзией виртуального тела. Иллюзии виртуального тела будут представлены блоками, один блок будет состоять из 3 сеансов иллюзий виртуального тела по 45 секунд. Между 45-секундными иллюзиями виртуального тела каждого блока будет 10-секундный перерыв от иллюзии тела. Перед первым и после каждого блока участники будут оценивать свою боль по интенсивности боли NRS. Всего участники выполнят пять блоков иллюзий виртуального тела с двухминутным перерывом между каждым блоком. После прохождения всех пяти блоков участники снова заполняют анкету воплощения, после чего HMD будет снят. Всего участники проведут в виртуальной реальности около 20 минут в течение пяти блоков.

Участники контрольной группы будут аналогичным образом ознакомлены с HMD и виртуальной реальностью, а также завершат базовый уровень, в котором они испытают те же иллюзии виртуального тела, что и экспериментальная группа, и сообщат о своей интенсивности боли NRS. После вводного сеанса виртуальной реальности им также будет предоставлен 15-минутный перерыв. Участники контрольной группы не будут продолжать иллюзию виртуального тела; вместо этого им будет показана только расслабляющая виртуальная сцена без показа тела, которая будет одинаковой для контрольной и экспериментальной группы. Участники будут отвечать на NRS интенсивности боли через промежутки времени, сравнимые с экспериментальной группой, поэтому аналогичным образом завершат одну NRS до интенсивности боли до начала сеанса отвлечения в виртуальной реальности и 5 NRS «после» интенсивности боли. Таким образом, участники контрольного состояния проведут в виртуальной реальности аналогичное количество времени (примерно 20 минут). Точно так же они также будут заполнять анкету воплощения, за исключением более короткой версии, которая не будет включать вопросы 2-4 анкеты воплощения - более длинная версия, а вместо этого будет только оценивать телесное восприятие своих физических тел (опросник воплощения - короткая версия: 1 . Насколько сильно участники ощущали свое присутствие в виртуальной среде? 2. Какую часть тела ощущает пораженная часть физического тела? 3. Насколько участник осведомлен о физическом положении своей физической конечности? 4. Сколько внимания участник в настоящее время уделяет своим физическим конечностям? 5. Насколько сильны эмоциональные переживания, которые они испытывают по поводу своей конечности?).