虛擬現實誘導慢性非特異性腰背痛患者痛覺減退的臨床療效

陳太邦，王靜，杜棣，何曉清，周文寶

（解放軍聯勤保障部隊九二〇醫院全軍創傷骨科研究所，云南 昆明 650032）

分散注意力是指將患者注意力從疼痛這件事上轉移開，是疼痛治療中常用的方法[1-2]。分散注意力的鎮痛效果研究目前主要集中在對健康人群進行實驗誘導引起的疼痛或在急性操作引起的疼痛（例如針刺疼痛）。盡管這些研究未能充分證明分散注意力的鎮痛效果[3-4]，但大多數研究表明：分散注意力確實可以不同程度地減輕病患的疼痛[5-6]。但也研究表明人為的分散注意力對長期慢病引起的慢性疼痛患者不具有鎮痛作用[2]。

有學者提出了各種假設來解釋分散注意力對慢性疼痛患者缺乏鎮痛作用。比較普遍的觀點是程度更高的疼痛常產生的恐懼的情緒[7-8]。然而，分散注意力對慢性疼痛患者的疼痛認知及疼痛時的情緒調節作用是尚不明確[9-13]。此外，越來越多的證據表明應該從動機的角度來解釋分散注意力作用的機制[5，14]。通常認為外在性刺激應該足夠強才能使注意力從疼痛中轉移[15]。有研究證實沉浸式虛擬現實（virtual reality，VR）游戲可能是一種有前景的工具[16-17]，通過激勵特性使得患者分散注意力。動機和目標追求被認為是影響疼痛注意的重要因素。

本研究主要是讓慢性非特異性腰背痛（chronic low back pain，CLBP）患者在VR 干預過程中進行腰背部鍛煉。CLBP 是指病程持續12 周以上，病因不明的、除脊柱特異性疾病及神經根性疼痛以外原因所引起的肋緣以下、臀橫紋以上及兩側腋中線之間區域內的疼痛與不適，伴或不伴大腿牽涉痛[18]。研究在沉浸式VR 環境中進行練習是否對疼痛強度和疼痛的緩解時間有影響。與實驗組相比，對照組進行了相同的練習，但沒有VR 干預。最后，評估疼痛強度、疼痛恐懼和災難性疼痛對VR 分散注意力的有效性是否有影響。

1 資料與方法

1.1 一般資料

納入慢性非特異性腰背痛（＞ 3 個月，≥3 d/周）患者80 名患者，納入標準[19]：為18 歲至55 歲，在VSA 評分為3～8 之間，經過積極治療無效，具有站立姿勢下進行骨盆傾斜練習的能力。排除標準：（1）曾進行過脊柱手術，有神經根受累的體征或癥狀；（2）有潛在的嚴重病理神經性疾病（例如多發性硬化癥），（3）纖維肌痛；（4）確診或懷疑懷孕；（5）具有VR 康復經驗，則被排除在外。所有參與者需簽訂書面知情同意書后才納入研究。研究獲得了解放軍聯勤保障部隊第九二〇醫院倫理委員會批準。

1.2 招募和隨機

招募于2016 年2 月至2019 年11 月在解放軍聯勤保障部隊第九二〇醫院進行治療的門診患者。所有受試者都參加了CLBP 的門診康復計劃。初步評估后，參與者被隨機分為虛擬現實組（VR）或對照組。為了進行隨機化，一名沒有進一步參與這項研究的助理使用計算機生成的序列系統，對參與者進行隨機雙盲法分組實驗。

1.3 干預方法

虛擬現實組使用Pico Neo 2 Lite 交互游戲機（北京小鳥看看科技有限公司），筆者選擇PICO設備是因為它在商業上廣泛使用。建議參與者每天使用3 次，每次使用15 min。為了降低患上暈屏的風險，采用了單階段干預措施，其中包括在矢狀面進行的骨盆運動。骨盆運動練習常用于CLBP 患者的康復中，其目的是重新獲得對腰椎和骨盆的運動控制[20]。參與者根據VR 游戲進行骨盆和腰椎的運動控制練習，見圖1。告知參與者在演習結束后，須回答幾個有關練習體驗的問題。對照組與實驗組在相同條件下進行。對照組在沒有VR 進行常規骨盆和腰椎的運動控制練習，每天3組，每組15 min。

圖1 虛擬現實游戲Fig.1 Virtual reality games

1.4 評估和結果衡量

要求受試者提供年齡、體重、身高、性別和腰痛持續時間等信息。評估主要結果基線疼痛強度與運動過程中體驗到的疼痛強度之間的差異是主要結果。次要結果：（1）基線疼痛強度與干預后立即感受到的疼痛強度的差異；（2）在練習中思考疼痛的時間。運動后的疼痛差值由基線疼痛強度減去運動后的疼痛強度得到。正值表示改善。基準評估采用數值疼痛評定量表（numeric rating scale，NPRS）[21]。NPRS 已被廣泛用于測量CLBP 人群的疼痛強度，并已被推薦用于臨床試驗[22]。羅蘭·莫里斯殘疾問卷（roland and morris disability questionnaire，RMDQ）[23]包含24 個關于CLBP 對日常活動影響的問題。RMDQ 已被證明在CLBP種群中是有效和可靠的[23]。災難性疼痛量表（pain catastrophizing scale，PCS）[24]包含13 條有關患者在疼痛過程中的消極想法和感受的陳述。PCS 在CLBP 種群[25]中是有效和可靠的。恐動癥（TSK）評分表[26]是一份包含17 個項目的問卷，用于評估由于體育活動而害怕運動/再受傷的主觀評分。TSK 對CLBP 患者是有效可靠的。

1.5 統計學處理

所有數據統計分析均使用IBM SPSS Statistics版本25。數據滿足了進行參數統計分析的所有假設。為了研究VR 游戲分散注意力對疼痛強度的影響，對組間因素（VR組與對照組）和組內因素（運動期間的疼痛差異與運動后的疼痛差異）進行重復測量方差分析。通過獨立樣本的t測試來評估VR 游戲對思考疼痛的時間的影響。

2 結果

2.1 受試者特性

共有401例接受了資格篩查，其中包括80 名參與者。由于鍛煉方法正確，所有參與者均被納入。列出了參與者的特征。組間基準測量差異均無統計學意義（P＞ 0.05），見表1。

表1 參與者人口學特征（）Tab.1 Characteristics of participants in each group（）

表1 參與者人口學特征（）Tab.1 Characteristics of participants in each group（）

分類變量用數字表示，連續變量用均值（SD）表示。

2.2 VR 游戲分散注意力的有效性

重復測量方差分析顯示對組間疼痛強度（NPRS 值）[F（1，40）=47.5，P＜ 0.000 1，ηp2=0.55]，時間[F（1，40）=124.1，P＜ 0.000 1，ηp2=0.87]為主效應；時間和疼痛強度有交互作用[F（1，40）=52.8，P＜ 0.000，ηp2=0.32]。與對照組比較，VR組在練習過程中，疼痛強度降低顯著（VR組2.32±0.89;對照組4.25±0.61；差異=2.56，P＜ 0.000 1，d=2.56（95%CI=2.23～2.89）。VR組練習后，疼痛強度也出現顯著降低[VR組（2.5±0.11）；對照組（3.4±0.16）；差異=1.8，P＜0.001，d=0.65（95%CI=3.07～3.72）]。疼痛強度與初始差異的原始值，見表2、圖2。

圖2 疼痛強度值變化Fig.2 Changes in NPRS values

表2 初始疼痛值與練習期間/后疼痛強度值的差異變化Tab.2 Raw values for pain intensity and for the differences with baseline

2.3 VR 分散注意力對疼痛思考時間的影響

與對照組比較，VR組參與者在練習中思考疼痛的時間明顯減少，VR組（32.26±12.32）s；對照組（51.21±17.18）s；差異=18.95，t82=5.80，P＜0.000 1，d=18.95（95%CI=12.46-25.44）。

2.4 疼痛恐懼

對于疼痛相關的恐懼重復測量方差分析顯示2組 間[F（2，78）=110.97，P＜ 0.001，ηp2=0.73]和TSK 值[F（1，39）=122.02，P＜ 0.001，ηp2=0.74]為主效應，但在運動期間、運動后的疼痛差異和疼痛思考時間沒有交互作用（χ2=2.55，P＜ 0.05）。與TSK 高分值組的患者比較，低分值組的患者在鍛煉期間和之后的疼痛強度有較大改善，他們認為運動過程中的思考疼痛時間更少[VR組（12.86±5.61）s；對 照組（27.57±4.82）s；差 異=10.36，P＜ 0.001，d=12.77（95%CI=8.46～12.25）]（圖3）。

圖3 疼痛災難化評分值變化Fig.3 Changes in PCS values

2.5 災難性疼痛

災難性疼痛也得到了類似的結果，組間[F（2，78）=32.02，P＜ 0.001，ηp2=0.44]和PCS 值[F（1，39）=89.55，P＜ 0.001，ηp2=0.69]存在主效應，但對所有結果均無交互作用（χ2=6.18，P＜ 0.05）。與PCS 高分值組患者相比，低分組患者在運動期間和運動后疼痛強度有更大的改善，并且他們在運動時對疼痛的思考時間較少[VR組(13.71±5.56)s；對照組(24.79±5.51)s；差異=7.21，P＜ 0.001，d=18.95（95%CI=5.67～8.74）]（圖4）。

圖4 TSK 值變化Fig.4 Changes in TSK values

2.6 初始疼痛強度

初始疼痛強度的主效應僅在疼痛思考時間，所有結果對組間均為主效應[F（1，39）=124.1，P＜ 0.001，ηp2=0.72]。所有結果均未出現交互效應（χ2=7.03，P＜ 0.05）。與初始疼痛強度較高的患者相比，初始疼痛強度較低的患者對疼痛的思考較少，兩者間有統計學差異（P＜ 0.05）。

3 討論

本研究結果顯示沉浸式VR 游戲環境能減輕CLBP 疼痛強度。最近的一項Meta 分析顯示，分散注意力對慢性疼痛患者沒有鎮痛作用，這與筆者的研究相反。然而，Meta 分析中研究沒有使用虛擬現實作為分散注意力的手段[2]。因此，VR 游戲可能比其他方法類型的鎮痛效果更明顯，這一結論在急性疼痛研究上得到支持[16]。研究表明，當一個人被激勵去完成一項正在進行的任務或去實現一個與疼痛無關的特定目標時，疼痛會產生較少的干擾效應[5,27]。基于此，值得進一步探討動機在慢性疼痛患者注意力分散中的作用。

慢性疼痛患者對疼痛有注意力偏向，與健康人群的這種差異較小，可能果與測量疼痛的方法有關[7-8]。疼痛恐懼對疼痛的關注以及難以擺脫疼痛的原因可能與患者對疼痛認知和情緒有關[28-29]。因此，人們推測這些因素可能會影響注意力分散對痛覺減退的作用，這結果得到一些研究的支持[2,13,30-31]，但并非所有的研究支持這一觀點[11-12]。Verhoe 等[5]的研究表明，非VR 游戲組也能有效減少低度疼痛的功能，但對高強度疼痛無效。相比之下，災難性疼痛的程度并不影響注意力分散的鎮痛效果。另一種解釋可能是在當前的研究中，參與者認為鍛煉是無害的。只有認為疼痛有威脅性時才會引起人們的注意。除了威脅外，疼痛的強度也會影響其分散注意力的效果[32]。即注意力分散對經歷更嚴重疼痛的患者效果可能更差[2]。慢性腰背疼痛群體的調查研究不多，且沒有一個明確的結果[2,9]。在本研究中，初始疼痛強度并不影響沉浸式VR 游戲分散注意力的效果。但大多數參與者為輕度至中度的初始疼痛強度，而初始疼痛強度高的患者中，僅30%NPRS 評分為劇烈疼痛（VAS≥5），這可能制約了檢測沉浸式VR 游戲分心調節作用的能力。除了上述可能解釋沉浸式VR 游戲缺乏調節的原因外，本研究難于以檢測到VR 游戲的輕微調節效應（即 ηp2＜ 0.01）。因此，對這些結果應謹慎解讀。為了能夠檢測輕微的調節效應，有必要進行大樣本的研究。

臨床上，CLBP 治療目的是讓患者實現他們有價值的生活目標[33]。盡管存在不同的治療策略來實現這一目標，加入一個積極有效的因素并貫徹到認知行為中是目前的共識[34]。這種治療方法存在一個主要的問題是治療中參與者的依從性差，導致治療效果欠佳[35]。在這方面，CLBP 患者依從性差的一個重要原因是活動或鍛煉過程中疼痛感或疼痛加劇[36]。雖然目前研究中的參與者只需要進行15 min 的低負荷運動，但這已經導致了對照組疼痛的增加。一些患者不愿意忍受這種暫時的疼痛體驗。進行痛苦的活動可能導致情緒上的痛苦增加，從而干擾他們日常生活[37]。通過沉浸式VR 游戲減少鍛煉過程中疼痛強度，從而進行積極的治療，因此將沉浸式VR 游戲整合到家庭鍛煉中也很有意義。本研究結果證實沉浸式VR游戲確實可以做到這一點，但是否具有治愈效應，還有待于進一步研究和遠期隨訪。

這項研究的幾個局限性：（1）參與者在干預后立即進行評估疼痛，無法確定是否具有持續的痛覺減退效應或者這種療效是否存在反彈效應；（2）本研究中的大多數參與者的初始疼痛強度為輕度至中度。這可能限制了該款游戲誘導疼痛減退效應的全面評估；（3）由于這項研究的效力不足以檢測參與者輕微疼痛變化差異，在未來的實驗中需要更大的樣本量和更直接的疼痛注意力測量方法。第四，研究使用的產品為目前市場上成熟的一款沉浸式骨盆運動VR 游戲，而非專業性CLBP腰腹肌群功能鍛煉產品，需要開發更專業、更具有針對性的VR 游戲，提升其有效治療CLBP 的能力；（4）本文未對沉浸式VR 游戲在視覺、神經系統、消化系統的負面影響進行研究。

綜上所述，本研究為沉浸式VR 游戲分散患者注意力降低CLBP 患者運動時疼痛強度的有效性提供了證據，表明沉浸式VR 游戲可以用于緩解慢性非特異性腰痛患者在鍛煉過程中產生的疼痛。疼痛恐懼、災難性疼痛和初始疼痛強度并沒有影響VR 鎮痛效果。該款VR 游戲鎮痛效果持續多長時間或者是否會反彈還需要進一步隨訪研究。相信更專業腰腹肌群功能鍛煉與沉浸式VR游戲相結合將會產生積極臨床效應。