Виртуальная реальность — метод лечения боли и аффективных нарушений

Некоторые медицинские процедуры чрезвычайно болезненны и требуют применения сильных обезболивающих препаратов. На протяжении длительного времени врачи пытаются найти нелекарственные средства облегчения боли при таких процедурах. Новой эрой в обезболивании может стать виртуальная реальность. Было показано, что использование этого нового нефармакологического метода для психологического отвлечения пациента от боли при проведении медицинских процедур приводит к значительному снижению субъективных болевых ощущений.

Виртуальная реальность успешно применяется в разнообразных клинических ситуациях: при смене повязок у пациентов с сильными ожогами кожных покровов, при проведении послеоперационной физиотерапии, у урологических пациентов (при трансуретральной радиочастотной термодеструкции простаты), при стоматологических манипуляциях. Как показали исследования, применение виртуальной реальности позволяет снизить болевые ощущения пациента на 30–50 %, что сопоставимо с эффективностью сильных обезболивающих препаратов. При этом в отличие от лекарств виртуальная реальность не вызывает побочных эффектов.

Еще одной областью применения виртуальной реальности может стать психиатрия. Эффективность использования виртуальной реальности была продемонстрирована в лечении некоторых фобий и посттравматических стрессовых расстройств.

Механизм лечебного действия виртуальной реальности

Почему же использование виртуальной реальности позволяет так эффективно снижать болевые ощущения? Сегодня мы знаем, что психологический фактор оказывает выраженное влияние на интерпретацию болевых ощущений. Один и тот же входящий болевой сигнал может быть воспринят как более или менее болезненный в зависимости от отношения к нему пациента. Более того, психологический фактор может оказывать влияние даже на количество болевых сигналов, достигающих коры мозга (теория «воротного контроля» боли была предложена неврологами R. Melzack и P.D. Wall еще в 1960-х годах). Так как количество информационных стимулов, которые мы можем вопринимать одновременно, ограничено, с помощью внимания в каждый момент происходит отбор той информации, которая будет обрабатываться мозгом. В то время как пациент «занят» виртуальной реальностью, его внимание не фокусируется ни на ране, ни на болевых ощущениях — оно полностью поглощено виртуальным миром. Поскольку при этом меньше внимания уделяется обработке поступающих болевых сигналов, снижаются и субъективные болевые ощущения пациента, а также уменьшается количество мыслей о боли во время перевязок. Таким образом, анальгетический эффект виртуальной реальности можно предположительно объяснить тем, что при выполнении физических манипуляций внимание пациентов полностью переключается с болевых ощущений в реальном мире на развлечения — в виртуальном. Находясь в виртуальной реальности, пациенты отмечают снижение болевых ощущений с небольшими побочными эффектами или даже без них.

В большинстве случаев вероятность возникновения болезни движения при использовании виртуальной реальности минимальна (исключение составляют пациенты с выраженной степенью болезни движения в анамнезе — примерно 5 % в популяции), так как в данной технологии применяется высококачественное оборудование. Именно поэтому в отличие от опиоидных анальгетиков, побочные эффекты которых (сонливость, потеря аппетита, вялость и апатия) могут сохраняться в течение длительного времени после их назначения, использование виртуальной реальности практически не сопровождается какими-либо нежелательными действиями.

Первый программный продукт виртуальной реальности с «эффектом погружения» (иммерсионная ВР-система) для лечения боли был разработан американскими учеными из Вашингтонского университета в Сиэтле Х. Хоффманом и Д. Патерсоном. Специальную компьютерную программу они назвали «Снежный мир». Возможность погружаться в виртуальную реальность с 3D звуковыми и другими спецэффектами, а также полностью изолироваться от внешнего мира и проводимой болезненной медицинской процедуры позволяют пациентам легче переносить боль.

Виртуальная реаьность и методы функциональной нейровизуализации

Для идентификации анатомических зон головного мозга, активирующихся при возникновении болевых ощущений, используются функциональные методы нейровизуализации (позитронно-эмиссионная томография, функциональная магнитно-резонансная томография — фМРТ). Принято выделять 5 таких ключевых зон: передние отделы поясной коры, островок мозга, таламус, первичная и вторичная соматосенсорная кора. Эти 5 зон часто объединяют в так называемую болевую матрицу. Фармакологические препараты для обезболивания вызывают изменения активности нейронов в специфических областях болевой матрицы.

Нефармакологическое, когнитивное влияние на болевые ощущения посредством отвлечения внимания также ассоциируется с уменьшением активности нейронов в специфических областях мозга. В качестве подтверждающего примера можно рассмотреть Stroop-тест со счетом (S.J. Bantick, 2002). Задание заключалось в том, что пациент должен был с максимально возможной для него скоростью назвать количество слов (от 1 до 4), которые отображались в столбиках на экране (каждый столбик в течение 1 с). Слова представляют собой названия цифр (один, два, три, четыре), и участники должны назвать только количество представленных на экране слов, не обращая внимания на значение написанных слов. Прием отвлечения внимания с помощью счета в этом тесте уменьшал интенсивность субъективных болевых ощущений, что соответствовало изменением на фМРТ, а именно наблюдалось снижение активности нейронов таламуса, островка и передней поясной коры. Более того, моторная активность также ассоциируется с изменением субъективных болевых ощущений и соответствующей активацией специфических зон головного мозга, в особенности первичной и вторичной соматосенсорной коры. Вместе взятое, воздействие на поведенческий компонент, включающее выполнение двигательной задачи и отвлечение внимания, например с помощью виртуальной реальности, обеспечивает мощный обезболивающий эффект.

Применение виртуальной реальности у пациентов с ожогами

Лечение сильных ожогов довольно мучительно для пациентов. Выживший после ожогов пациент вынужден проходить длительный период реабилитации, включающий перевязки и очистку ран с удалением омертвевших тканей. Эти процедуры проводятся ежедневно. Более того, кожу с ожогами необходимо постоянно растягивать, чтобы минимизировать атрофию мышц, сокращая тем самым потребность в пересадке кожи. Для этого пациенты должны регулярно проходить физиотерапию. Особенно чувствительны к боли подростки, они испытывают сильный страх перед физиопроцедурами, поэтому сейчас большое внимание уделяется разработке новых методов контроля боли при ожогах у детей.

Для обезболивания этих процедур обычно применяют опиоидные анальгетики. Большинство пациентов с тяжелыми ожогами жалуются на мучительные болевые ощущения при проведении перевязок, несмотря на использование опиоидных анальгетиков. Побочные эффекты опиоидов, такие как угнетение дыхания, тошнота и запоры, не позволяют использовать их в более высоких дозах.

Использование опиоидных анальгетиков в немедицинских целях (например, злоупотребление опиоидами для развлечения) также является причиной возрастающего общественного беспокойства и дополнительным стимулом для поиска нового нефармакологического метода, помогающего контролировать боль.

Виртуальная реальность с эффектом погружения — новый метод психологического контроля болевых ощущений — продемонстрировал свою эффективность в управлении острой болью. К примеру, пока медсестра делает перевязку, ребенок «путешествует» по снежному миру (рис. 1). Результаты сравнительного исследования показали, что виртуальная реальность может более эффективно снижать болевые ощущения, чем используемые для этих же целей двухмерные видео-игры (H.G. Hoffman, 2000). При применении виртуальной реальности с эффектом погружения у пациентов с ожогами, которым проводили обработку ран и физиопроцедуры, отмечается стойкое, клинически значимое (> 30 %), уменьшение болевых ощущений. Анальгетический эффект виртуальной реальности не снижается при ее повторном применении. У некоторых пациентов обработка и очистка ран проводится в специальных стерильных ваннах — для них был разработан влагоустойчивый шлем с дисплеем из фиброоптического волокна.

Применение виртуальной реальности у детей в послеоперационном периоде

Послеоперационная боль в педиатрической практике представляет собой сложную проблему. Многие дети с трудом переносят существующую анальгетическую терапию. Виртуальная реальность может стать перспективным нефармакологическим методом дополнительного обезболивания. Для подтверждения этой гипотезы было проведено исследование с участием 16-летнего подростка, страдающего церебральным параличом и проходящего курс послеоперационной физиотерапии. Пациенту была назначена стандартная терапия для купирования боли, дополнительное обезболивание с использованием виртуальной реальности либо проводили, либо нет (в рандомизированном порядке). Болевые ощущения оценивали субъективным методом (по пяти выражениям лица, характеризующим уровень боли). Исследователи обнаружили, что уровень боли при применении виртуальной реальности был на 41,2 % ниже, чем без нее. Таким образом, в результате этого исследования получены доказательства в пользу применения виртуальной реальности для эффективного обезболивания у детей, перенесших хирургическое лечение (E. Steele, 2003).

Применение виртуальной реальности у страдающих от зубной боли

Для исследования эффективности виртуальной реальности при зубной боли было проведено исследование с участием двух стоматологических пациентов (51 года и 56 лет) с периодонтитом. Во время проведения лечения для обезболивания им были назначены показ видеофильма либо виртуальная реальность, или какие-либо способы отвлечения внимания не применялись (рандомизировано). Интенсивность боли оценивалась по шкале от 0 до 10 баллов (где 0 обозначал отсутствие боли, а 10 — нестерпимую боль). Результаты исследования показали, что при отвлечении с помощью видеофильма, а также без отвлечения внимания уровень боли у одного пациента был 7,2 балла, что соответствует выраженным болевым ощущениям, а при применении иммерсионной ВР-системы этот показатель составил 1,2 балла, что соответствует незначительным болевым ощущениям. У второго пациента эти показатели составили 4,4 балла (умеренные болевые ощущения) при отсутствии отвлечения внимания, 3,3 балла (незначительные болевые ощущения) при отвлечении с помощью видеофильма и практически отсутствие боли (0,6 балла) при применении виртуальной реальности. Хотя этих данных недостаточно для обобщения, даже это небольшое исследование показывает, что виртуальная реальность — уникальный метод отвлечения внимания пациента, позволяющий лучше переносить боль при стоматологических процедурах (H.G. Hoffman, 2001).

Применение виртуальной реальности у урологических пациентов

Трансуретральная радиочастотная термодеструкция — эффективный малоинвазивный метод, который используется для лечения начальных стадий гипертрофии простаты. Эта процедура может проводиться в амбулаторных условиях и сопровождается лишь небольшим количеством осложнений. Однако контроль боли при проведении трансуретральной радиочастотной термодеструкции простаты сопряжен с некоторыми трудностями. Во-первых, интенсивная боль, возникающая при проведении этой процедуры, ведет к увеличению кровотока в сосудах таза, которое вызывает рассеивание энергии и ограничивает количество тепла, достигающего простаты за единицу времени, что приводит к увеличению продолжительности процедуры. Во-вторых, избыточная анестезия или сильная седация также не показаны из-за высокого риска осложнений, особенно у пожилых пациентов.

Для решения этой проблемы требуются альтернативные методы контроля боли, позволяющие легче переносить процедуру, не жертвуя при этом эффективностью и безопасностью. По данным исследования с участием пациента 67 лет, у которого была диагностирована начальная стадия гипертрофии простаты, виртуальная реальность помогла снизить как болевые ощущения, так и чувство тревожности во время трансуретральной термодеструкции (J.L. Wright, 2005). По всей видимости, виртуальная реальность может стать эффективной и при проведении других болезненных урологических процедур.

Применение виртуальной реальности в психологии и психиатрии

Другая область применения виртуальной реальности — лечение различных фобий. Как и остальные виды экспозиционной терапии, лечение с помощью виртуальной реальности включает постепенное погружение в обстановку, вызывающую страх. Шаг за шагом страх ослабевает, и пациенту становится комфортнее в данной обстановке. Этот прием впервые был использован в 1990-х годах Barbara O. Rothbaum из Университета Эмори и Larry F. Hodges из Университета Северной Каролины в г. Шарлотт для лечения людей с боязнью высоты, воздушных полетов и публичных выступлений, а также ветеранов Вьетнамской войны с посттравматическим стрессовым расстройством (ПТСР). Как и другие программы по контролю боли, экспозиционная терапия способна изменить привычный образ мыслей пациентов и их поведение.

Группа специалистов из лаборатории виртуальной реальности Вашингтонского университета в Сиэтле под руководством Д. Патерсона и Х. Хоффмана, работая совместно с коллегами из Испании, показали, что применение экспозиционной терапии с виртуальной реальностью весьма эффективно для лечения арахнофобий — панической боязни пауков (рис. 2). Первой, кто испытал на себе виртуальную экспозиционную терапию, была пациентка М. 37 лет, которая страдала этой фобией около 20 лет и имела также ряд сопутствующих обсессивно-компульсивных расстройств (A.S. Carlin, 1997). Со временем ее состояние только ухудшалось. И когда, наконец, из-за своего страха она перестала выходить из дома, она решила обратиться к врачам за помощью.

В процессе первого сеанса лечения пациентка наблюдала виртуального тарантула на виртуальной кухне и могла подойти к нему, используя ручной джойстик для передвижения в трехмерном пространстве, настолько близко, насколько это было возможно. На этом этапе целью было подойти к виртуальному пауку на расстояние вытянутой руки.

В процессе следующих сеансов участница надевала перчатку, позволяющую создать с помощью программного обеспечения изображение виртуальной руки (кибер-рука), которая могла двигаться в виртуальной кухне. Пациентка могла маневрировать рукой, чтобы дотронуться до виртуального паука, который издавал короткий писк и отбегал на несколько дюймов, когда до него дотрагивались. Участница повторяла каждое задание до тех пор, пока ее беспокойство (уровень тревожности) не снижалось до минимального уровня. Дальше она переходила к следующему испытанию. На финальном этапе терапии пациентка могла испытывать тактильные ощущения от прикосновения к пауку: игрушечный паук с электронным сенсором находился перед пациенткой и позволял участнице ощутить пушистый предмет, в то время как она прикасалась рукой к виртуальному пауку.

После всего 10-часового курса сеансов страх у пациентки уменьшился, а также значительно редуцировались ее навязчивые мысли и действия. Ее успехи были поразительными: после лечения она, испытывая лишь небольшое беспокойство, могла подержать живого тарантула (который ползал по ее руке несколько минут).

В контролируемом исследовании с участием 23 пациентов с диагнозом арахнофобии 83 % отметили значительное снижение страха перед пауками после использования экспозиционной терапии с виртуальной реальностью (A. Garcia-Palacios, 2002). Перед началом лечения эти пациенты не могли приблизиться к закрытой клетке с пауками без сильного волнения даже на 10 шагов, а после терапии с помощью виртуальной реальности большинство из них могли подойти прямо к клетке и потрогать ее крышку лишь с умеренным беспокойством, а некоторые пациенты могли даже открыть крышку клетки.

Экспозиционная терапия с применением виртуальной реальности является эффективным методом лечения тревожных расстройств. Эффективность этого метода была продемонстрирована для лечения страха высоты, страха перед полетами, клаустрофобий, арахнофобий.

Похожие программы могут быть применены и в лечении других психологических проблем, например ПТСР. Симптомы ПТСР включают постоянные повторения психотравмирующего случая в памяти, неадекватные реакции на что-либо, символизирующие или напоминающие этот прецедент, избегающее поведение, эмоциональное безразличие (эмоциональная тупость) и раздражительность. Это истощающее расстройство, которое оказывает сильное влияние на социальную жизнь человека, его работоспособность и создает больше трудностей в лечении, чем фобии. Такой когнитивно-бихевиористский подход, как экспозиционная терапия, разработанная психологом Enda Foa в Университете Пенсильвании, показал высокую эффективность в лечении пациентов с ПТСР. Экспозиционная терапия была разработана как метод, помогающий пациентам снизить эмоциональные реакции, связанные с воспоминаниями о психотравмирующем событии. Постепенно психотерапевт подвергал пациента воздействию различными стимулами, которые вызывали эти эмоции, а также учил его справляться с неадекватными реакциями.

Эффективность когнитивно-бихевиористской терапии была продемонстрирована при разнообразных травмах, включающих психологические травмы женщин — жертв сексуального насилия, жертв автомобильных катастроф, ветеранов войны во Вьетнаме, и смешанные травмы.

Несмотря на документально подтвержденную эффективность, экспозиционная терапия представляла неразрешимую дилемму для некоторых пациентов. В соответствии со стандартными протоколами, используемыми в исследованиях лечения ПТСР, экспозиционная терапия подразумевала, что пациенты рассказывали терапевту о своей травме в настоящем времени снова и снова, хотя известно, что люди, страдающие ПТСР, склонны избегать всякого напоминания о произошедшей травме (мысли, эмоции). По этой причине большинство людей с ПТСР не обращались за помощью к специалистам. Некоторые пациенты, которые обращались за помощью к специалистам, отказывались пройти через такое лечение, другие, несмотря на то, что были к нему готовы, оказывались неспособными выражать эмоции и чувства, описывая ситуацию, из-за чего у них обычно не наступало улучшения. Именно низкая степень эмоциональной вовлеченности служит предиктором неудовлетворительных исходов в лечении.

Технологии виртуальной реальности позволяют пациентам легче погрузиться в мир эмоций. Причем это погружение в мир виртуальной реальности происходит не только за счет воображения пациента, но и за счет воздействия дополнительных визуальных, слуховых и даже тактильных стимулов, генерируемых компьютером. Для пациентов, которые неохотно погружаются вновь в неприятные для них воспоминания, виртуальная реальность обеспечивает специальное сенсорное управление, которое облегчает для них этот процесс. Мир виртуальной реальности лишен тех рисков, которые возникают при возвращении к психотравмирующим воспоминаниям в реальном мире, поэтому пациенты предпочитают терапию с помощью виртуальной реальности другим видам экспозиционной терапии.

Rothbaum и Hodges с коллегами продемонстрировали потенциальную эффективность метода виртуальной реальности в комплексе со стандартной экспозиционной терапией для лечения хронического ПТСР у ветераной войны во Вьетнаме, которым не помогали иные виды лечения (B.O. Rothbaum, 1999). Другие ученые (J. Difede, 2007) исследовали эффективность экспозиционной терапии с использованием виртуальной реальности в лечении лц с ПТСР, пострадавших в результате террористической атаки Всемирного торгового центра в Нью-Йорке 11 сентября 2001 г. Поскольку виртуальная реальность является сравнительно новым методом лечения ПТСР, ученые опасались, что не все участники будут хорошо переносить его, однако только один участник прервал лечение, и никто из оставшейся группы не жаловался на подавленность или ухудшение состояния. Результаты исследования показали, что все пациенты, прошедшие полный курс терапии с помощью виртуальной реальности, отметили значимое улучшение состояния, кроме одного, который не отметил никакого улучшения. Несмотря на небольшое число участников, эти многообещающие результаты оправдывают проведение дальнейших исследований эффективности экспозиционной терапии в комплексе с использованием виртуальной реальности.

В настоящий момент исследователи только начинают изучать механизмы повышения эффективности лечения при добавлении к стандартной экспозиционной терапии технологий виртуальной реальности. Виртуальная реальность с помощью функций мультисенсорных стимулов помогает пациентам собрать все фрагменты их воспоминаний в единую картину, удобную для восприятия. Сенсорные стимулы в виртуальном мире могут служить триггерами для восстановления в памяти травмирующих фрагментов происходивших событий, а также облегчить как эмоциональную вовлеченность пациента в процесс лечения, так и осмысленную обработку этих фрагментов памяти.

Заключение

Мы привыкли воспринимать виртуальную реальность как нечто фантастическое, как компьютерную игру. Однако исследователи и ей нашли серьезное практическое применение. Как было показано, метод психологического отвлечения внимания пациента с помощью погружения в виртуальную реальность помогает людям преодолевать боль, справляться со своими страхами и негативными воспоминаниями.

Одним из перспективных направлений применения виртуальной реальности в медицине является лечение пациентов с хронической болью. Если не говорить об онкологических больных, в большом количестве случаев врачам не удается найти физиологических причин хронической боли, и единственным объяснением сохранения боли может служить лишь «неправильный стереотип», закрепившийся в памяти человека. Это означает, что пациент фиксируется на своей боли и уже не верит, что от нее каким-то образом можно избавиться, т. е. запускается порочный круг, выходом из которого может стать только перемена этого привычного образа мыслей. Технология виртуальной реальности позволяет убедить пациента, что он может сам справиться с болью (хотя бы на некоторое время) без применения лекарственных средств. Конечно, таким способом невозможно победить хроническую боль раз и навсегда, однако применение виртуальной реальности может помочь пациенту осуществить когнитивный сдвиг: изменить свои представления о боли и вновь обрести надежду на полноценную качественную жизнь.

Статьи по теме