陳妍君，李 楊

（1.中國(guó)醫(yī)學(xué)科學(xué)院北京協(xié)和醫(yī)院,北京100730；2.北京協(xié)和醫(yī)學(xué)院護(hù)理學(xué)院）

虛擬現(xiàn)實(shí)（virtual reality,VR）技術(shù)最早出現(xiàn)于20世紀(jì)60 年代[1]，目前已廣泛應(yīng)用于軍事、醫(yī)學(xué)、設(shè)計(jì)、藝術(shù)、房地產(chǎn)等領(lǐng)域。我國(guó)VR 技術(shù)的應(yīng)用開(kāi)始于20 世紀(jì)90 年代，隨著研究不斷深入，VR 技術(shù)在醫(yī)學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用優(yōu)勢(shì)日益突出，在護(hù)理教育、技能培訓(xùn)、臨床護(hù)理中均取得了良好效果。作為一種分散注意力的療法，VR 技術(shù)可分散個(gè)體對(duì)有害性刺激的注意，增加對(duì)愉悅感刺激的關(guān)注，從而減少疼痛信號(hào)傳導(dǎo)，達(dá)到減輕疼痛感知的目的[2]。近年來(lái)，VR 技術(shù)在疼痛管理領(lǐng)域的應(yīng)用越來(lái)越多，有良好的發(fā)展前景。本研究就VR 技術(shù)的相關(guān)概念及其在疼痛管理中的應(yīng)用進(jìn)行綜述，以期為該技術(shù)在疼痛管理中的進(jìn)一步推廣和使用提供參考。

1 VR 技術(shù)概述

1.1 VR 技術(shù)概念 VR 技術(shù)是一種構(gòu)建人造三維仿真環(huán)境的計(jì)算機(jī)技術(shù)，主要包括模擬環(huán)境、感知、自然技能和傳感設(shè)備等方面。其中，模擬環(huán)境是由計(jì)算機(jī)生成的、實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)的三維立體逼真圖像；感知是指理想的VR 技術(shù)應(yīng)該具有一切人所具有的感知，除計(jì)算機(jī)圖形技術(shù)生成的視覺(jué)感知外，還包括聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、力覺(jué)、運(yùn)動(dòng)等感知，甚至包括嗅覺(jué)、味覺(jué)等，也稱為多感知；自然技能指人的轉(zhuǎn)頭、動(dòng)眼、手勢(shì)或其他行為動(dòng)作，通過(guò)計(jì)算機(jī)處理與參與者的動(dòng)作相適應(yīng)的數(shù)據(jù)，對(duì)用戶輸入做出實(shí)時(shí)響應(yīng)，并分別反饋到用戶五官；傳感設(shè)備指三維交互設(shè)備，通過(guò)頭戴式顯示器、護(hù)目鏡等設(shè)備與虛擬環(huán)境產(chǎn)生交互作用，彼此影響，從而產(chǎn)生身臨其境的真實(shí)感受和體驗(yàn)[3]。

1.2 VR 技術(shù)特點(diǎn) VR 技術(shù)具有多感知性、存在感、交互性、自主性等特征。其中，多感知性指VR 技術(shù)包含的視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)、觸覺(jué)、運(yùn)動(dòng)覺(jué)，甚至味覺(jué)、嗅覺(jué)等多重感知，即理想的VR 技術(shù)所應(yīng)具備的一切人所具有的感知功能；存在感指用戶作為主角所感受到的存在于模擬環(huán)境中的真實(shí)程度，理想的模擬環(huán)境應(yīng)達(dá)到難辨真假的程度；交互性指用戶對(duì)模擬環(huán)境內(nèi)物體的可操作程度和從環(huán)境得到反饋的自然程度；自主性指虛擬環(huán)境中的物體依據(jù)現(xiàn)實(shí)世界物理運(yùn)動(dòng)定律動(dòng)作的程度。

2 VR 技術(shù)緩解疼痛的作用機(jī)制

隨著VR 技術(shù)的發(fā)展，其在疼痛管理領(lǐng)域的優(yōu)勢(shì)日益突出，越來(lái)越多的研究者將其應(yīng)用到病人急慢性疼痛管理中，并取得了良好效果[4]。

疼痛是由位于全身的傷害感受器檢測(cè)后通過(guò)Aδ纖維和C 纖維將信號(hào)傳遞到中樞神經(jīng)系統(tǒng)獲得。藥物止痛是通過(guò)阻斷C 纖維途徑發(fā)揮作用，從而擾亂人類感知疼痛的方式[5]。而VR 技術(shù)則是鑒于人類的注意力有限，感知疼痛需要注意力這一原理，通過(guò)其他感官直接或間接作用于疼痛感知，轉(zhuǎn)移病人注意力，從而減慢其對(duì)傳入疼痛信號(hào)的反應(yīng)[6]。

有研究者使用核磁共振成像（MRI）技術(shù)測(cè)量與疼痛關(guān)聯(lián)的大腦活動(dòng)，其間健康志愿者腳部暴露于電熱元件的疼痛刺激中，同時(shí)接受腦部掃描，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，無(wú)VR 技術(shù)干預(yù)時(shí)，志愿者報(bào)告有劇烈的疼痛和不適，并在大部分時(shí)間里回想這些疼痛；同時(shí)，MRI 掃描結(jié)果也顯示，在已知的5 個(gè)對(duì)疼痛有感知的大腦區(qū)域內(nèi)（腦島、丘腦、初級(jí)體覺(jué)皮層和次級(jí)體覺(jué)皮層以及前扣帶皮層的情感區(qū)域），與疼痛關(guān)聯(lián)的活動(dòng)劇烈增加。而當(dāng)志愿者接受VR 技術(shù)干預(yù)，進(jìn)入虛擬環(huán)境后，其大腦中與疼痛有關(guān)的活動(dòng)減少，主觀疼痛分?jǐn)?shù)降低。表明VR技術(shù)通過(guò)轉(zhuǎn)移注意力可改變志愿者對(duì)疼痛信號(hào)的感受，同時(shí)降低與疼痛有關(guān)的大腦活動(dòng)量[7]。

3 VR 技術(shù)在病人疼痛管理中的應(yīng)用現(xiàn)狀

疼痛是一種包括感覺(jué)、認(rèn)知、行為和心理因素的復(fù)雜體驗(yàn)[3]，包括急性操作性疼痛、慢性疼痛等。疼痛所致肢體障礙、感知異常、情緒改變等一系列反應(yīng)，是影響人正常生理功能和導(dǎo)致工作力喪失最普遍、最直接的原因之一[8]。我國(guó)自2007 年逐步開(kāi)設(shè)疼痛科以來(lái)，對(duì)病人疼痛的重視程度日益提高，但疼痛管理能力依然存在不足。目前，我國(guó)疼痛管理的重點(diǎn)多集中在腫瘤病人、外科術(shù)后病人等[9]，管理措施以藥物干預(yù)為主，非藥物性干預(yù)較少。

神經(jīng)生理學(xué)家D.Wall 博士等在20 世紀(jì)60 年代提出疼痛“閘門控制”理論，該理論指出，疼痛具有很強(qiáng)的心理因素，同樣的痛感可因病人所想事物不同而感受不同，即心理因素可影響病人對(duì)疼痛信號(hào)的接收程度，影響進(jìn)入大腦皮層的疼痛信號(hào)數(shù)量。人類注意力每次處理的信息數(shù)量有限，有意識(shí)地進(jìn)行相應(yīng)選擇，即轉(zhuǎn)移注意力可一定程度上減輕病人疼痛[7]。因此，VR 技術(shù)作為一種有效轉(zhuǎn)移注意力的新形式，在疼痛管理領(lǐng)域的應(yīng)用得以發(fā)展。

3.1 VR 技術(shù)有利于緩解急性操作性疼痛 操作性疼痛指因醫(yī)療診斷、治療和護(hù)理措施引起的短暫性急性疼痛[10]。因疼痛持續(xù)時(shí)間較短，所需要VR 技術(shù)干預(yù)時(shí)間相對(duì)較短，所獲得的干預(yù)效果也較為明顯。

3.1.1 注射 免疫接種、靜脈注射、抽血等注射痛是診療過(guò)程中最常見(jiàn)的急性操作性疼痛，兒童由于疼痛耐受性差、對(duì)操作存在恐懼心理等，在接受此類操作時(shí)哭鬧、不合作現(xiàn)象居多，可能在一定程度上影響治療進(jìn)程，如兒童免疫接種過(guò)程中，部分家長(zhǎng)會(huì)擔(dān)心接種過(guò)程中造成不適選擇推遲接種[11]。為此，有研究者將VR技術(shù)應(yīng)用于接受流感疫苗接種的244 名2～16 歲兒童，干預(yù)組兒童在接種疫苗時(shí)戴上VR 技術(shù)護(hù)目鏡觀看海洋場(chǎng)景，干預(yù)結(jié)束后對(duì)其父母及醫(yī)生進(jìn)行調(diào)查，干預(yù)組父母表示兒童接種期間疼痛體驗(yàn)減少48%～52%；醫(yī)生表示接種者疼痛體驗(yàn)減少75%[12]。Nilsson 等[13]在小兒腫瘤科進(jìn)行臨床試驗(yàn)，分別有21 例接受靜脈穿刺或皮下穿刺的患兒被分配到觀察組和對(duì)照組，觀察組使用VR 技術(shù)，穿刺前、穿刺中、穿刺后分別記錄患兒疼痛自評(píng)值和觀測(cè)值，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察組患兒疼痛自評(píng)值和觀測(cè)值均低于對(duì)照組。此外，半訪談式質(zhì)性研究結(jié)果表明，VR 技術(shù)游戲更適用于兒童治療過(guò)程，其內(nèi)容吸引程度越高，兒童所感知的疼痛越少。

3.1.2 牙科手術(shù) 牙科病人常因畏懼治療過(guò)程中的疼痛感而拒絕接受治療，如何減少手術(shù)過(guò)程中的疼痛，增強(qiáng)病人依從性是牙科治療的重點(diǎn)。華中科技大學(xué)同濟(jì)醫(yī)學(xué)院利用香港理工大學(xué)提供的由3D 眼鏡、耳機(jī)、鼠標(biāo)和計(jì)算機(jī)組成的VR 技術(shù)系統(tǒng)，設(shè)計(jì)了一款3D 游戲，在病人拔除上頜智齒術(shù)前5 min 使用該系統(tǒng)讓病人進(jìn)入游戲狀態(tài)直至拔牙結(jié)束，游戲背景畫面為大型冰激淋工廠，游戲者使用無(wú)線鼠標(biāo)點(diǎn)擊突然出現(xiàn)的偷吃冰激淋的狐貍，隨著游戲時(shí)間推移，游戲難度逐漸增加，游戲設(shè)有5 種背景音樂(lè)備選。通過(guò)將使用該系統(tǒng)的病人與未使用該系統(tǒng)的病人進(jìn)行比較，結(jié)果表明，VR 技術(shù)可通過(guò)分散病人注意力有效緩解病人拔牙過(guò)程中產(chǎn)生的疼痛[14]。將該系統(tǒng)應(yīng)用于60 例兒童后，研究結(jié)果與成人一致[15]。但也有研究者指出，因佩戴3D眼鏡和耳機(jī)，兒童視覺(jué)、聽(tīng)覺(jué)與外部世界隔離，部分兒童可能感到孤獨(dú)、恐懼、缺乏感情支持，如Nilsson 等[16]研究中4 例兒童明確表示下次拔牙時(shí)拒絕參與，可能與6 歲以下兒童在接受醫(yī)療操作過(guò)程中更需要情感支持有關(guān)。

3.2 VR 技術(shù)有利于緩解慢性疼痛 近年來(lái)，慢性疼痛發(fā)生率顯著上升，據(jù)報(bào)道，約1 億美國(guó)人存在慢性疼痛[17]。慢性疼痛是生物、心理和社會(huì)三者相互作用的結(jié)果[18]。目前，慢性疼痛多以藥物鎮(zhèn)痛為主，而長(zhǎng)期藥物治療可帶來(lái)依賴、成癮等諸多不良影響[19]。VR 技術(shù)在急性疼痛干預(yù)方面有良好效果，但其在慢性或長(zhǎng)期疼痛治療中的研究尚處于起步階段。

3.2.1 燒傷 華盛頓大學(xué)附屬Har?Borview 燒傷中心于1999 年將VR 技術(shù)首次應(yīng)用于2 例嚴(yán)重?zé)齻那嗌倌瓴∪?，即病人戴著頭盔，進(jìn)行名為“蜘蛛世界”的游戲，病人手指佩戴電磁跟蹤系統(tǒng)，可使其在抓到虛擬世界中的物品時(shí)產(chǎn)生真實(shí)感覺(jué)，結(jié)果顯示：該系統(tǒng)不僅可以分散注意力，減輕疼痛和焦慮，而且可以促進(jìn)病人肢體伸展，利于康復(fù)[20]。另有研究者將VR 技術(shù)與氯胺酮聯(lián)合應(yīng)用于1 例燒傷病人，用圖形疼痛量表評(píng)估病人疼痛程度，結(jié)果表明，結(jié)合使用VR 設(shè)備的病人所感知到的疼痛程度與未使用VR 設(shè)備的病人相比較輕，且整個(gè)清創(chuàng)過(guò)程心情更加愉悅[21]。

3.2.2 慢性瘙癢 瘙癢是皮膚疼痛的一種前期表現(xiàn)形式，當(dāng)存在痛覺(jué)的自主神經(jīng)末梢受到致癢刺激時(shí)便會(huì)產(chǎn)生瘙癢感。Vera 等[22]將VR 技術(shù)用于24 例慢性瘙癢病人，病人被隨機(jī)分配到觀察組和對(duì)照組，觀察組通過(guò)VR 設(shè)備觀看游戲并進(jìn)行操作，對(duì)照組僅通過(guò)電腦屏幕觀看游戲，通過(guò)視覺(jué)模擬量表對(duì)兩組病人游戲前、游戲中、游戲后的瘙癢程度進(jìn)行評(píng)估，同時(shí)對(duì)兩組病人試驗(yàn)時(shí)的撓抓行為進(jìn)行記錄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，觀察組干預(yù)前與干預(yù)中的瘙癢感低于對(duì)照組，說(shuō)明VR 技術(shù)可有效緩解病人的瘙癢感與不適。

3.3 VR 技術(shù)有利于增強(qiáng)疼痛耐受度 VR 技術(shù)除用于各病種病人外，還可用于健康人群。有研究者將41名18～23 歲的大學(xué)生分為兩組，囑其浸泡于1 ℃的水中，同時(shí)干預(yù)組使用VR 設(shè)備進(jìn)行視頻游戲，對(duì)兩組大學(xué)生忍耐時(shí)長(zhǎng)進(jìn)行測(cè)定，結(jié)果表明干預(yù)組忍耐時(shí)間長(zhǎng)于對(duì)照組，其疼痛耐受度也更強(qiáng)[23]。

4 VR 技術(shù)在病人疼痛管理中存在的問(wèn)題

4.1 硬件供給 VR 技術(shù)的臨床應(yīng)用將使更多疼痛病人收益，但如何控制VR 技術(shù)應(yīng)用成本，提高其有效利用率是需要思考的問(wèn)題。VR 技術(shù)的物質(zhì)基礎(chǔ)是使病人能夠看到虛擬環(huán)境的顯示器，目前最普遍的顯示器是頭戴式顯示器，根據(jù)其功能差異價(jià)位不等[4,24]。有研究者指出，盡管部分頭戴式顯示器大小可以調(diào)節(jié)，但其設(shè)備較重或占位較大，并不適于所有人群；同時(shí)頭戴式顯示器在醫(yī)院推行過(guò)程中也面臨感染控制等諸多問(wèn)題[25]；此外，如增加病房設(shè)備供給數(shù)量，會(huì)導(dǎo)致醫(yī)療成本過(guò)大，如控制病房設(shè)備供給數(shù)量，則會(huì)導(dǎo)致其便利性受限。因此，VR 技術(shù)在疼痛領(lǐng)域的應(yīng)用首先需解決硬件供給問(wèn)題。

4.2 資源選擇 目前，研究者的VR 資源主要有3 種：現(xiàn)有免費(fèi)或價(jià)位較低資源、自行開(kāi)發(fā)相關(guān)內(nèi)容、針對(duì)目標(biāo)人群與相關(guān)公司合作開(kāi)發(fā)有針對(duì)性的內(nèi)容[4]。盡管國(guó)際上可免費(fèi)使用的VR 資源逐步增多，但國(guó)內(nèi)相關(guān)研究起步較晚，研究者對(duì)VR 資源的獲取途徑缺乏了解，不能及時(shí)、有效地獲取相關(guān)資源并加以應(yīng)用；同時(shí)，免費(fèi)資源因較為簡(jiǎn)易、單一，對(duì)疼痛干預(yù)效果缺乏一定的針對(duì)性。除免費(fèi)或低價(jià)獲取的資源，VR 內(nèi)容也可使用部分開(kāi)發(fā)平臺(tái)自行開(kāi)發(fā)，此方式具有針對(duì)性強(qiáng)、治療性優(yōu)等特點(diǎn)，但需要專業(yè)人員參與，對(duì)技術(shù)要求較高，且費(fèi)用難以預(yù)估。針對(duì)目標(biāo)人群與相關(guān)公司開(kāi)發(fā)針對(duì)性內(nèi)容是目前最為便利的途徑，但在研究過(guò)程中存在利益沖突風(fēng)險(xiǎn)。

5 不足之處及建議

VR 技術(shù)在舒緩燒傷病人清創(chuàng)和物理治療性疼痛[26]、牙科手術(shù)痛、注射痛、慢性瘙癢等方面具有一定效果，但其運(yùn)用仍處于初級(jí)階段，且尚存諸多不足：國(guó)外臨床性試驗(yàn)和實(shí)驗(yàn)室研究所涉及樣本量較小，一般不超過(guò)100 人[27]；在論證VR 技術(shù)與疼痛舒緩之間的關(guān)系時(shí)，樣本人群局限，大體分為健康志愿者和特定病種病人，如燒傷病人、癌癥病人等，少見(jiàn)VR 技術(shù)用于舒緩其他人群疼痛的研究[28]；在對(duì)疼痛進(jìn)行評(píng)估時(shí)，多使用病人主觀評(píng)分作為依據(jù)，如疼痛圖形評(píng)定量表和視覺(jué)模擬量表，缺乏對(duì)客觀性指標(biāo)的考評(píng)；論證VR 技術(shù)緩解疼痛的研究多是對(duì)實(shí)時(shí)效果的評(píng)價(jià)，缺乏對(duì)該技術(shù)遠(yuǎn)期療效的追蹤[29?31]。故在未來(lái)還需進(jìn)行更大樣本、更廣泛人群、涵蓋更多客觀評(píng)價(jià)指標(biāo)、追蹤遠(yuǎn)期效果、探索影響干預(yù)效果因素等的研究[32?33]。同時(shí)，由于國(guó)內(nèi)運(yùn)用VR 技術(shù)緩解疼痛的相關(guān)研究尚未檢索獲得，考慮到文化背景等差異，國(guó)外VR 技術(shù)對(duì)疼痛緩解的成功經(jīng)驗(yàn)在我國(guó)是否可行有待考證，研發(fā)適用于我國(guó)疼痛病人的VR 設(shè)備和疼痛評(píng)估工具將是我國(guó)研究者今后需要研究的課題之一。此外，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的發(fā)展，未來(lái)還應(yīng)設(shè)計(jì)便攜式VR 設(shè)備供慢性病病人居家護(hù)理使用；在設(shè)計(jì)VR 技術(shù)系統(tǒng)時(shí)貼合病人需求，體現(xiàn)個(gè)性化和人文關(guān)懷主義色彩；將VR 系統(tǒng)與健康教育及手術(shù)治療前準(zhǔn)備等相關(guān)信息相結(jié)合，增強(qiáng)病人對(duì)即將發(fā)生的醫(yī)療程序的控制感，增加病人滿意度；在VR 畫面中插播父母笑臉或父母安慰的話語(yǔ)，給患兒情感支持以減少不安全感，同時(shí)減少由于父母陪伴對(duì)醫(yī)務(wù)人員展開(kāi)治療過(guò)程的妨礙；護(hù)理人員在臨床工作中應(yīng)根據(jù)病人類型選擇合適的分散注意力的方法，以控制病人疼痛與焦慮，從而為病人提供優(yōu)質(zhì)護(hù)理服務(wù)[34]。

隨著顯像技術(shù)的突破與高精度頭盔式顯示器成本下降，VR 技術(shù)在疼痛管理領(lǐng)域必將有更大發(fā)展[35?36]。