虚拟现实技术在烧伤儿童疼痛管理中的研究进展

王琼芳，徐 燕，陆玮新

上海杉达学院，上海201209

据报道，全球每年有26.5万人死于烧伤[1]，其中儿童烧伤占30%～50%，5岁以下儿童发生率最高[2]。对于烧伤儿童来说，不仅遭受躯体上的痛苦，也承受心理上的痛苦，这种痛苦成为他们日常生活中的背景痛[3]。除了背景痛，在伤口护理过程中所经历的疼痛被称为操作性疼痛，这种与烧伤换药相关的操作性疼痛被认为是最严重的，对烧伤团队来说仍是一个严峻而持续的挑战。由于疼痛不仅是一种感官体验，而且是一种情感认知体验，单靠药物治疗可能不足以缓解所有不适[4]。不良的疼痛管理可能会为病人带来长期持续的后果，如疼痛、抑郁、创伤后应激障碍、睡眠障碍等不良的生理和心理后遗症[5]，在极端情况下，可引发神经源性休克，甚至产生自杀意念[6]。疼痛的经历会导致患儿对医疗程序的回避行为和对治疗的抗拒行为[7]，阻碍患儿创面的愈合，也会影响烧伤儿童当前和长期的生活质量及其幸福感[8]。因此，加强烧伤患儿的疼痛管理是烧伤团队面临的一个亟待解决的重要问题。虽然阿片类药物为烧伤疼痛管理奠定了基础，能够很好地控制病人在休息时的背景痛，然而不足以控制病人更换敷料、处理伤口等带来的操作性疼痛[9-10]，并且有一定的副作用，如恶心、便秘、镇静、瘙痒、尿潴留、认知障碍、呼吸抑制等[11]，研究一种非药物治疗方法干预烧伤疼痛是非常必要的[4]。研究表明，虚拟现实（VR）技术可以作为一种强大的非药物镇痛措施减轻严重烧伤病人的疼痛[9]。现将国内外虚拟现实技术在烧伤儿童疼痛管理中的应用进行综述，旨在为制定适合我国烧伤儿童疼痛管理方案提供参考。

1 烧伤儿童疼痛管理现状

目前，临床减轻烧伤疼痛的方法有药物治疗和非药物治疗[12]。药物治疗主要包括抗炎止痛药、镇静催眠药、阿片类药物等；非药物性治疗措施主要包括冰敷、热敷理疗、中医针灸推拿、按摩抚触、经皮神经电刺激疗法（TENS）、自我训练、行为认知疗法、音乐疗法、情境游戏、虚拟现实技术、心理护理等疼痛控制手段。国内烧伤儿童的疼痛管理尚处于初始阶段，关于儿童疼痛评估的报道居多，但干预性研究较少，也并未在临床得到广泛运用和开展。我国大部分烧伤中心的医生对以吗啡为代表的阿片类止痛药物的使用信心不足[13]，非药物镇痛观念淡薄[14]。国际麻醉药品管理局以吗啡的消耗量作为一个国家疼痛控制水平的标志，据报道，2006年，中国吗啡消耗量为人均0.41 mg，在154个国家中排名第88位[5]。表明中国医生对吗啡的使用相对比较保守。病人家属相关知识缺乏，不愿接受高效止痛药物[13]。有研究显示，烧伤科医护人员存在镇痛理念和知识欠缺、行为不够积极主动等问题[15]。

2 虚拟现实技术的定义及在医学领域的起源和发展

虚拟现实技术主要是根据一些技术手段定义的，包括能够生成三维实时动画的计算机系统以及配备动作跟踪器和数据处理器的头戴显示器[16]。目前，虚拟现实技术主要用于一些精神疾病的干预、外科手术的远程直播、烧伤病人的清创及康复治疗、器官移植疼痛、癌症患儿的注射治疗、牙科疼痛干预等情景[4,17-18]。近年来，虚拟现实技术在疾病控制和治疗中应用广泛，也取得了一定的成果，如虚拟现实暴露疗法已被证明在治疗恐高症、蜘蛛恐惧症、飞行恐惧症、幽闭恐怖症、进食障碍和创伤后应激障碍方面是有效的。据文献记载，虚拟现实技术最早应用在烧伤领域的研究和治疗是在2000年，华盛顿大学烧伤中心的Hoffman等[19]首次使用虚拟现实分心法对烧伤儿童的换药疼痛进行干预，随后澳大利亚、荷兰、巴西、南非、中国等国家将此技术引入烧伤领域。虚拟现实技术在发达国家的应用越来越多，但在发展中国家关于烧伤儿童的应用研究较少[20]。

3 虚拟现实技术在烧伤疼痛管理中的应用

虚拟现实技术可作为一种强大的非药物镇痛措施减轻严重烧伤病人的疼痛[9]，在小儿疼痛管理中发挥着重要作用,与药物疗法相比具有低风险、简单易行、无痛苦、无不良反应等优点,可以有效降低患儿的客观疼痛评分。

3.1 虚拟现实技术在烧伤疼痛管理中的镇痛原理

虚拟现实技术的有效性主要基于疼痛的闸门控制理论[21]，这种理论表明高级思维过程可以改变个体对疼痛信号的理解，甚至可以改变进入大脑的疼痛信号的数量。一些心理学技术如催眠、心理意象、脑力劳动、让病人参与对话、听音乐或看视频等，都可以通过这种机制帮助病人减轻疼痛[9]。虚拟现实技术镇痛的基本原理主要通过视觉和听觉，甚至力量、触觉、嗅觉等多方面的刺激，呈现出引人入胜的动态内容，将人的注意力从痛苦的刺激中转移出来[6]，从而减少神经中枢对疼痛信号的处理[9]，减少思考疼痛的时间。因此，虚拟现实技术可以减轻由情绪和感觉带来的疼痛感[22]。

3.2 虚拟现实技术在烧伤疼痛管理中的可行性

Hoffman[23]研究表明，使用虚拟现实技术使成年烧伤病人的疼痛评分降低了40%～50%，并且虚拟现实技术比电脑游戏等低沉浸感的模式对烧伤病人的镇痛效果更具优势[19]。一项Meta分析结果表明，虚拟现实技术、催眠、放松和分散注意力相结合等方式，可以有效减轻烧伤病人在换药期间的焦虑和疼痛[24]。另外一项系统综述也表明，虚拟现实可以作为一种补充性的药物治疗策略，在烧伤病人的治疗中是有效的，无论是换药还是物理康复治疗，均可以显著减轻疼痛、焦虑，另外虚拟现实的使用还可以增加乐趣，缩短疼痛时间以及住院时间，促进伤口的上皮化过程[1]。研究表明，与普通电子游戏相比，三维技术的使用增加了沉浸感，并在减轻疼痛方面取得了更好的效果[19]。近年来，虚拟现实技术的镇痛效果不仅在临床研究中得到证实，同时也在医学影像学的相关研究中得到进一步证实。一项关于功能核磁共振成像的研究表明，病人的主观疼痛报告结果和客观的大脑活动有一定的相关性，在疼痛刺激过程中大脑有5个主要区域（脑岛、丘脑、前扣带回皮层、初级和次级躯体感觉皮层）会产生疼痛，而在使用虚拟现实技术期间5个中枢神经区域的活动会显著减少[25]。这种大脑活动的减少可能与这种沉浸式技术促进分心的效果有关，分散注意力改变了病人对疼痛的感知，减少了对药物的需求[1]。综上所述，虚拟现实技术对烧伤病人来说是一项可行的、有效的、可接受的且具有临床价值和意义的非药物镇痛措施。

4 虚拟现实技术在烧伤儿童疼痛管理方面的研究现状

国外关于虚拟现实技术在烧伤儿童管理方面相对比较成熟，文献主要集中于美国及澳大利亚，虽然疼痛管理效果已被相关研究证实，但就单个研究及研究的总体数量来看，还是存在样本量小、虚拟现实设备及技术的标准不统一、测量指标不统一、未形成科学而详细的诊疗规范以及符合行业标准、各国国情的使用指南等不足。相对来讲，亚洲此方面的报道较少[26]。

Chan等[4]是亚洲第一个将虚拟现实技术应用于烧伤儿童疼痛管理中的研究团队，其研究经历了两个阶段，第一阶段是虚拟现实设备模型的开发；第二阶段是在烧伤患儿中进行干预以了解其可用性及有效性，该研究先后对8例儿童进行自身前后对照实验，采用量性研究和质性研究相结合的方法，结果表明无论是否进行虚拟现实技术干预，换药前、换药中、换药后烧伤患儿疼痛评分比较差异均有统计学意义，然而换药中和换药后干预组疼痛评分低于对照组。然而这项研究也存在一定的缺陷，如样本量较小，并且干预不是在第1次换药时进行，患儿容易形成条件反射性焦虑和预期疼痛，说明选择使用虚拟现实设备的时机是非常重要的。Hua等[20]研究表明，在儿科病房中使用虚拟现实技术可以作为一种分散注意力的工具，比标准的分散注意力方式更能减轻儿童的疼痛，可以缩短换药时间，提高临床效率。

美国关于虚拟现实技术在烧伤镇痛方面的研究较多，华盛顿大学的Hoffman等[27]团队从2000年开始开展多项相关研究，主要探讨了虚拟现实技术在烧伤换药、水疗以及康复等方面对烧伤成人和儿童的镇痛作用，研究设计多采用组内交叉设计，对受试者自身前后进行对照。其中一项研究是将虚拟现实技术应用于重症监护室烧伤患儿，结果证明虚拟现实技术可以减轻大面积严重烧伤患儿在清创期间遭受的疼痛。

澳大利亚自2005年开始出现虚拟现实技术在烧伤镇痛方面的研究，做出主要贡献的是澳大利亚布里斯班的皇家儿童医院烧伤中心，与昆士兰大学附属高科技公司共同合作开发了一种易用的多感官型手握交互式分心装置，简称多感官型分心装置(MMD)。Mott等[10]对42例3～14岁的烧伤儿童进行了一项随机对照试验，对照组采用基本的多维感知技术（如分散注意力、正向强化、放松、观看适合年龄的视频节目），干预组采用MMD，结果表明MMD可以降低烧伤儿童换药时的疼痛评分[10]。

Khadra等[2]对15例烧伤儿童进行干预，除了接受标准的药物治疗外，还接受基于投影仪的虚拟现实干预，利用虚拟现实技术和投影技术在水疗池上方形成一个三维的穹顶，患儿不需要戴头盔或三维眼镜，在患儿开始治疗时通过游戏使患儿获得一定的沉浸感，从而有效分散注意力。在巴西，虚拟现实的应用仍处于起始阶段，Scapin等[28]对虚拟现实技术在烧伤患儿换药疼痛管理中的应用情况进行了个案报道。Faber等[29]通过使用虚拟现实设备对荷兰某烧伤中心的36例8～57岁烧伤病人进行换药过程中的疼痛管理，每例病人均接受1次无虚拟现实的创面清创治疗，作为基线数据，随后使用虚拟现实设备进行1次或多次（最多7次）的后续创面护理，每次创面护理后,采用可视模拟温度计（VAT）测量最严重的疼痛程度，结果证明在严重烧伤创面的清创过程中使用虚拟现实技术对于减轻病人疼痛是有效的。

5 小结

烧伤对于任何一个国家来说都是一个非常重要的公共卫生问题，儿童是烧伤的高危人群[1]。虽然虚拟现实技术在烧伤领域已取得了良好的效果，但未来仍需要大量的研究进一步探讨其临床应用价值。应进一步探讨虚拟现实技术减轻疼痛的作用机制，今后的研究可以将虚拟现实技术与脑电成像技术结合进一步研究虚拟现实技术缓解急性疼痛的脑神经机制。传统的评估工具主要以量表、访谈等一些主观评估工具为主，未来可以使用生物反馈系统、情绪识别系统等精确识别人体的生理变化以及情绪变化，客观判断实验结果的有效性。未来可进行大样本的随机对照双盲试验，验证虚拟现实技术在小儿烧伤疼痛管理方案中的临床效果。由于虚拟现实设备目前仍具有一定的局限性，例如嗅觉、触觉等高科技的融入尚有困难，受试者不能在干预过程中进行实时调节以适应不断变化的心理需求。未来的发展应结合人工智能等技术，开发低成本、便携式的、易操作的智能化虚拟现实设备，并验证其可行性、可接受性和有效性。