药物

虚拟现实技术的真实疗法

通过使用计算机创建的虚拟现实,医生可以减轻患者的某些生理或心理痛苦。

猎人霍夫曼 对于科学N°323
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在科幻电影中 矩阵,英雄被连接到虚拟世界。当他们的身体坐在躺椅上时,他们的思想是在复杂的软件中进行武术搏斗,躲避子弹或骑摩托车。虚拟现实给人以在其他地方的感觉,医生试图利用这种效果来减轻患者的身体或心理痛苦。如果虚拟现实的最重要应用是医学而不是视频游戏,该怎么办?

近年来,我们与华盛顿医学院的戴维·帕特森(David Patterson)一起证明,在用虚拟现实程序治疗伤口时,严重烧伤的患者可以缓解。我们获得的结果令人鼓舞,以至于一些医院开始实施虚拟现实软件来缓解患者的痛苦。我们正在尝试其他虚拟现实计划,以帮助患者克服恐惧症或治疗发作幸存者的创伤后压力表现。在加利福尼亚,虚拟现实医疗中心已经成功治疗了300多名患有恐惧症和焦虑症的患者。我们正在继续研究,以评估这些应用程序的有效性。

事故发生后,严重烧伤必须进行日常护理(仔细清洁伤口和清除坏死组织以防止感染),以至于痛苦,以至于即使大量使用鸦片类镇痛药(类似于吗啡)也是如此。不能缓解。医生曾想过通过帮助他们通过思想逃脱来减轻痛苦。 1996年,我们使用虚拟现实技术让他们进入了模拟世界。

巨型网络蜘蛛

疼痛具有强烈的心理成分。取决于患者的心理状态,相同的神经冲动(相同的疼痛信号)或多或少会导致严重的痛苦。正如美国神经生理学家罗纳德·梅尔扎克(Ronald Melzack)和帕特里克·沃尔(Patrick Wall)在1960年代所表明的那样,不同的心理因素影响到达大脑皮层的疼痛信号的数量:在脊髓中,神经机制的作用就像一个门,控制着疼痛信号进入大脑。在这些因素中,注意力通过或多或少地打开或关闭该门,即通过促进或中断这些冲动向大脑的传播而起着主要作用。

护理人员非常了解这一点:例如通过分散患者注意力,例如让患者听音乐,我们有时可以帮助他忘记痛苦。由于虚拟现实是一种更有效的分散注意力的形式,因此在与痛苦的斗争中似乎已表明了这一点。当我们不得不从两名严重烧伤的青少年中移除钉书钉时,我们检验了这一假设(用钉书钉将皮肤移植物固定在适当的位置)。在这些疗程之前,这两个男孩接受了常规剂量的止痛药。在干预期间,他们沉浸在虚拟现实程序或经典视频游戏(例如赛车游戏)中。我们使用了开发来缓解蜘蛛恐惧症的虚拟现实程序。小男孩戴着配备位置传感器的立体耳机,并观看了三维场景。然后,他们给人的印象是在一个设备齐全的厨房中向前走,那里有一个虚拟的狼蛛在移动。

每节课后,要求青少年将他们的痛苦评分从0到100。他们都从虚拟现实程序中得到了明显的缓解,而从视频游戏中却没有得到缓解。尽管视频游戏长期以来吸引着健康的游戏玩家,但与虚拟现实软件相比,它提供的刺激感要弱得多,并且其效果不足以吸引患者的注意力:视频游戏不能。在对抗疼痛方面无效。我们使用一项涉及12名患者的研究证实了这些结果。当他们沉浸在虚拟现实场景中时,他们估计他们所感到的痛苦平均是他们仅服用止痛药时所遭受痛苦的两倍。

基于虚拟现实的处理之所以有效,是因为人们的注意力不可扩展:我们只能同时处理有限的信息。我们选择一些信息而忽略其他信息,这些信息不那么重要。因此,当患者专注于虚拟现实程序时,他的注意力不再集中在他的痛苦上。随着可用于处理疼痛信号的注意力减少,疼痛感降低。

为了提高这些疗法的有效性,我们创建了一个针对患者护理期间的计划。正如大多数人向我们解释的那样,在治疗过程中,他们重温了悲剧的境遇,我们设计了冰川景观,以帮助他们消除这些记忆。病人感觉就像他们滑下冰冷的峡谷,不得不向雪人,冰屋或企鹅扔雪球 (见图1)。当它们对准目标时,目标会消失在尘土飞扬的云朵中,并具有各种声音效果。该程序可以缓解疼痛。

我们已经证明虚拟现实的好处不仅限于烧伤。我们对22名健康志愿者进行了一项研究,他们的手臂被血压计包裹了十分钟。每两分钟,要求受试者对袖带引起的疼痛进行评分:随着锻炼的进行,疼痛会加重。在最后两分钟内,受试者参加了两个不同的虚拟现实程序。在这两种情况下,受试者的疼痛均明显减轻。

在另一项研究中,我们对39名健康志愿者的右脚施加了30秒钟的电阻,该电阻被加热到一定温度,以使感觉疼痛(实验前针对每个参与者进行了温度调节) )。在应用过程中,有20名受试者沉浸在虚拟雪球游戏中,其他19名受试者遵循了类似的程序,但质量较低(视觉效果差,无声音效果,无交互性)。第一组比第二组减少疼痛感。因此,幻觉的力量影响了止痛药治疗的有效性。

所有这些结果均基于对受试者经历的疼痛的主观评估。与华盛顿大学的托德·理查兹(Todd Richards)及其同事一起,我们试图通过使用功能性磁共振来测量与疼痛相关的大脑活动来证实他们的存在(irmF)。我们重复了之前的实验,也就是说,我们加热了志愿者的脚。当受试者没有被虚拟现实程序分散注意力时,他们的痛苦很高,他们在整个实验过程中一直在思考。磁共振成像表明,与疼痛感知有关的五个大脑区域的大脑活动显着增加:绝缘岛,丘脑,主要和次要的体感区以及扣带区。以前 (见图3).

相反,当对象在加热过程中沉浸在虚拟雪球游戏中时,与疼痛相关的大脑活动明显减少。这些发现表明,虚拟现实不仅仅是改变患者体验疼痛的方式,而且实际上减少了与疼痛相关的大脑活动。

数家美国烧伤护理中心将很快配备此软件,并且正在开发允许两个人进入同一虚拟世界的软件。使用虚拟现实的镇痛治疗也将在其他医疗程序中实施。南澳大利亚大学阿德莱德分校的布鲁斯·托马斯(Bruce Thomas)和艾米丽·斯蒂尔(Emily Steele)已证明其在脑瘫患者的肌肉和腱手术后进行的物理治疗中的有效性。这些课程包括痛苦的运动,以拉伸和增强腿部肌肉。我们还展示了这些程序在牙科手术过程中的价值,并且我们希望在进行称为膀胱镜检查(通过尿道引入内窥镜)的检查中实现这些目的。

战胜恐惧

虚拟现实还可以用来对抗恐惧症:患者会受到使他们恐惧的情况或物体的模拟。 Emory大学的Barbara Rothbaum和北卡罗来纳大学夏洛特分校的Larry Hodges在1990年代开发了这种治疗方法,用于治疗头昏眼花,对飞机飞行的恐惧,焦虑症。公开演讲;以及越战退伍军人的创伤后应激障碍。像疼痛程序一样,这些治疗方法可以帮助患者改变其行为方式和解释信息的方式。

我们已经表明,这种疗法可有效减少蜘蛛的恐惧症。我们的第一名患者患有这种恐惧症已有近20年的时间,并发展为强迫症。她一直在汽车中散布化学药品以摆脱蜘蛛。每天晚上,在房间里搜寻蜘蛛之后,她用胶带密封了窗户。洗完衣服后,她立即将它们锁在一个袋子里,以防蜘蛛接触。年复一年,她的病情恶化,她的痴迷变得如此,以至于她不愿离开家。

像其他类型的所谓暴露疗法一样,虚拟现实疗法假定恐惧症患者正在逐渐接近情况或所担心的物体。然后他的恐惧逐渐减轻。在第一个会话中,他应该尽可能靠近虚拟厨房中的电子蜘蛛。在接下来的课程中,他戴着手套来检测手的位置,软件会在虚拟厨房中创建该手的图像。然后,患者指示该网络管理员触摸虚拟蜘蛛,该蜘蛛被编程为在发出噪音的同时移开几厘米。然后,患者必须抓住一个带有网络管理员的虚拟花瓶,虚拟蜘蛛从中逃脱。受试者重复这些任务直到他们的焦虑减轻。然后,他们面临另一场磨难:他们必须动手直到触摸虚拟蜘蛛。当他们触摸虚拟蜘蛛时,它们就会与真实世界的毛绒蜘蛛接触,从而产生触觉刺激,就好像他们在触摸虚拟蜘蛛一样。 (见图2).

经过十个一小时的疗程后,我们的第一位患者不再害怕蜘蛛,她的强迫症也消失了。她甚至能够忍受一只真正的狼蛛爬上手臂。在随后的一项针对23名恐惧症患者的研究中,其中83%的恐惧有所减轻。在治疗之前,如果没有强烈的焦虑,它们就不能进入笼状狼蛛的三米之内。之后,他们可以触摸笼子的盖子,只感到中度焦虑。有些甚至可以提起盖子。

恐怖袭击

类似的程序也可以用于治疗创伤后应激障碍的表现。患有这些疾病的患者将过去创伤事件的图像重新记在脑海中。他们加剧了对任何类似此事件的反应,并且表现出回避行为。它们表现出降低的情绪反应,并且常常易怒。这种疾病破坏了社会和职业生活,比恐怖症更难治疗。认知行为疗法非常有效。治疗师逐渐使患者受到刺激,从而激活与创伤事件记忆有关的情绪,并教给他如何处理不良反应。我们正在寻找虚拟现实程序是否可以使患者(特别是那些对常规方法没有反应的患者)得到缓解。

我们开发了用于治疗一名年轻女性的创伤后应激障碍的软件 世贸中心 在2001年9月11日袭击发生时,她不得不观察虚拟飞机驶向并撞向塔楼的情况。这种疗法是渐进的,场景变得越来越逼真,最终呈现出人们从燃烧的建筑物中跳下来的图像,警笛声和how叫声。这些刺激帮助她恢复了对事件的记忆,并在治疗师的支持下减轻了与记忆有关的痛苦。在这些会议之后,他的烦恼和沮丧状态大大减少了。正在对其他受塔楼袭击和恐怖袭击伤害的患者进行审判。

如今,虚拟现实已经达到足够成熟的程度,可以帮助人们克服痛苦,克服恐惧症或创伤记忆。现在,由美国公司开发的旨在治疗各种恐惧症的程序 几乎更好 和西班牙语 上一页,适用于希望在实践中使用这些治疗方法的心理学家和精神科医生。

尽管最初的结果令人鼓舞,但仍必须进行大型临床试验以基于虚拟现实验证疗法的价值并调查可能的副作用。甚至可以开发更高质量的虚拟现实系统,但它们将很昂贵。但是,随着技术的不断发展,我们可以预期成本会在未来几年下降,因此应用会更加出色。

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