虛擬現(xiàn)實技術緩解痙攣型腦性癱瘓患兒治療性疼痛的效果

徐怡，趙曉科，陳夢瑩，朱敏，杜森杰，張玲，宣小燕

1.南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院，a.康復醫(yī)學科；b.兒童保健科，江蘇南京市 210008

腦癱兒童比正常兒童經(jīng)歷更頻繁的疼痛。引起疼痛的原因除了疾病本身引起的肌肉痙攣、關節(jié)異常外，治療性疼痛在腦癱致痛因素中占有重要地位。腦癱治療常用的干預項目包括神經(jīng)發(fā)育學治療法、神經(jīng)肌肉電刺激、頭針和中醫(yī)推拿等，在這些康復治療中常伴隨不同程度的疼痛刺激[1]。2013 年的一項歐洲多中心調(diào)查發(fā)現(xiàn)[2]，治療性疼痛的發(fā)生率接近50%。

疼痛為一種不愉快的感覺和伴有實際或潛在組織損傷的情緒體驗，這種刺激會對人體造成多種近期及遠期的不良影響。國外學者對腦癱并發(fā)的疼痛問題逐漸重視并強調(diào)進行干預[3-4]，同時注重在康復治療中進行人文關懷，主張在游戲中進行治療[5]，而國內(nèi)對治療性疼痛關注相對不足。

本研究旨在通過為痙攣型腦癱患兒佩戴虛擬現(xiàn)實(virtual reality,VR)頭戴式顯示設備(頭顯)，降低治療中的疼痛應激，并評價該方案對患兒治療效果的提升作用。

1 資料與方法

1.1 一般資料

選取2018 年9 月至2019 年6 月南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院康復科收治的腦癱兒童為研究對象。

診斷標準：中國腦性癱瘓康復指南痙攣型腦癱診斷標準[6]。

納入標準：①粗大運動功能分級系統(tǒng)(Gross Motor Function Classification System,GMFCS)分級為I～III級；②年齡2～5歲；③能簡單語言理解，交流態(tài)度可；④患兒監(jiān)護人對本研究知情同意，并簽署知情同意書。

排除標準：①有明顯視覺或聽覺障礙；②伴有感覺障礙；③伴有癲癇且未完全控制；④在治療前3 個月內(nèi)服用過長效皮質(zhì)激素或正在使用皮質(zhì)激素類藥物。

共納入腦癱兒童50例，按隨機數(shù)字表法分為對照組和觀察組，每組25 例。療程中觀察組1 例因嚴重呼吸道感染退出，其余患兒順利完成全部測試。兩組在性別、年齡、GMFCS 分級和痙攣類型等方面無顯著性差異(P>0.05)。見表1。

本研究經(jīng)南京醫(yī)科大學附屬兒童醫(yī)院倫理委員會批準(No.201906211-1)。

1.2 方法

兩組均給予常規(guī)康復治療。對于治療性疼痛，對照組采用家長干預，觀察組采用VR干預。

1.2.1 常規(guī)康復治療

常規(guī)康復治療每天1 次，每周5 d，共15 個治療日。

表1 兩組一般資料比較

Bobath 法：首先行被動操10 min，被動屈伸四肢大關節(jié)，牽伸痙攣肌群，擴大關節(jié)活動度；隨后根據(jù)患兒運動障礙點，應用神經(jīng)發(fā)育學原理反射性抑制異常姿勢，行軀干核心穩(wěn)定訓練，坐位、立位平衡及步行能力訓練等。

神經(jīng)肌肉電刺激：采用EN-Stim 4 型神經(jīng)肌肉刺激器(荷蘭恩諾公司)，應用預設的肌力訓練程序，電極置于痙攣肌群對應的拮抗肌群上，在10～100 mA 間調(diào)整電流強度，保證拮抗肌群肌肉有明顯收縮動作，提高拮抗肌群肌力。

針灸：采用直徑0.38 mm、長25 mm的不銹鋼針，取智三針，針尖向額方向，進針1 寸；腦三針，針尖斜刺1.5 寸；顳三針，針尖斜刺1.5 寸。與皮膚成15°角，留針20 min。

推拿：揉捏經(jīng)絡腧穴，舒筋緩急，禪推法、按揉法施于肌肉緊張部位，改善痙攣肌肉血運，緩解關節(jié)僵硬并改善關節(jié)活動能力。

1.2.2 治療性疼痛干預

對照組在治療時均由家長陪同，在患兒發(fā)生明顯治療性疼痛時，由家長配合護士給予常規(guī)疼痛干預，包括安撫、分散注意力、獎勵、表揚等。

觀察組在上述治療時，由護士為患兒佩戴并調(diào)試VR 頭顯，使患兒不需要任何控制器就能完全沉浸在虛擬世界中。根據(jù)患兒認知水平選擇合適的顯示內(nèi)容和互動形式。其中全景漫游方式為播放森林公園、海底世界、北極企鵝等3D 全景視頻，如海底世界以360°全方位透視海底隧道，模擬在海底隧道行走，頭頂圍欄海水，腳踏深深的海床，仿佛把整個海洋搬到身邊。交互視頻方式時患兒的眼球和頭部運動能控制視頻播放分支。VR 游戲方式我們選擇《Arca's Path》這款平靜而又輕松的解謎游戲，該游戲以美麗的草木、樹木和花朵為背景，配樂舒緩，旨在將患兒帶入近乎禪境的世界里?；純夯谀晛砜刂浦鹘且苿?，引導一個卡通女孩穿越迷宮。治療師通過手機無線投屏能實時監(jiān)控VR 頭顯內(nèi)容，從而掌控患兒整個疼痛干預過程。每天1次，每周5 d，共15個治療日。

1.3 評定指標

1.3.1 唾液皮質(zhì)醇測定

在第1、5、9、13個治療日的16:30，完成全天治療后采集患兒唾液標本；并在治療周期內(nèi)的非治療日相同時點收集1 次唾液標本，分別反映疼痛應激后皮質(zhì)醇水平和基線水平。采集唾液時采用Salivette 唾液采集管，在24 h 內(nèi)1500 r/min 離心5 min，轉移至EP管中，電化學發(fā)光免疫分析法測定唾液中皮質(zhì)醇含量。實驗儀器為Elecsys 2010 型全自動酶標免疫測試系統(tǒng)(瑞士羅氏公司)。唾液采集時間考慮了皮質(zhì)醇分泌的晝夜節(jié)律，同時使用了Hanrahan 等[7]描述的唾液采集策略來進行質(zhì)量控制，降低測量偏倚。

1.3.2 痙攣評定

于治療前、治療3 周后采用改良Ashworth 量表(modified Ashworth Scale,MAS)評定下肢小腿三頭肌肌張力，控制在1 s內(nèi)，重復3次測量后評分。該量表共分6 個級別，Ⅰ級計1 分，Ⅰ+級計1.5 分，Ⅱ級計2分，依此類推。

1.3.3 粗大運動功能評定

于治療前、治療3 周后采用中文版粗大運動功能測試量表(Gross Motor Function Measure,GMFM)E 區(qū)分別對兩組進行評定。GMFM 反映走、跑和跳能力的E 區(qū)共24 項，每項采用4 級評分法計0～3 分，總分72分。測試時誘導患兒自發(fā)完成測試項目，每項最多嘗試3次，分值越高則粗大運動功能越好。

1.3.4 社會功能評定

于治療前、治療3 周后采用殘疾兒童評估量表(Pediatric Evaluation of Disability Inventory,PEDI)分別對兩組進行評定。PEDI 包含日?；顒印⒁苿幽芰徒涣髂芰? 個能區(qū)，共197 項。每項采用2 級評分法，不能或在多種情況下受限記0 分，在多數(shù)情況下能做或已掌握該技能記1分。所有項目得分相加為原始分，通過查表轉換為標準分，分值越高則社會功能越好。

1.4 統(tǒng)計學分析

采用SPSS 20.0 統(tǒng)計軟件進行分析。一般資料中的性別、GMFCS 分級和癱瘓類型的比較行χ2檢驗；年齡比較采用獨立樣本t檢驗；唾液皮質(zhì)醇水平組間比較采用獨立樣本t檢驗，組內(nèi)比較采用配對樣本t檢驗；兩組治療前后MAS、GMFM 和PEDI 評分，組內(nèi)比較采用Wilcoxon 符號秩檢驗，組間比較行Mann-WhitneyU檢驗。顯著性水平α=0.05。

2 結果

2.1 唾液皮質(zhì)醇水平

治療前兩組唾液皮質(zhì)醇水平無顯著性差異(P>0.05)。治療各個時間點，兩組唾液皮質(zhì)醇水平均較治療前明顯升高(P<0.01)；在第5、9、13 個治療日，觀察組唾液皮質(zhì)醇水平低于對照組(P<0.05)。見表2。

2.2 MAS、GMFM和PEDI評分比較

治療前，兩組MAS、GMFM 和PEDI 評分比較均無顯著性差異(P>0.05)。治療3周后，兩組MAS評分明顯降低(P<0.01)，GMFM 和PEDI 評分均顯著提高(P<0.001)，觀察組GMFM 和PEDI 評分均高于對照組(P<0.05)。見表3～表5。

3 討論

本課題組的前期研究顯示[1]，腦癱患兒在早期干預治療中普遍經(jīng)歷疼痛，應用國際通用的兒童疼痛量表(Face,Legs,Activity,Cry,Consolability Scale,FLACC)[8]對疼痛程度進行評價，在頭針、Bobath 法、神經(jīng)肌肉電刺激和推拿時疼痛分值在3分以上(最大分值為10 分)，且痙攣型患兒經(jīng)歷的疼痛程度高于非痙攣患兒。

疼痛應激下丘腦-垂體-腎上腺軸(hypothalamic-pituitary-adrenal axis,HPA)引起皮質(zhì)醇分泌增加，皮質(zhì)醇被認為是疼痛應激的生物標志物[9]。采集唾液測定唾液皮質(zhì)醇為非侵入性操作，避免抽血檢測時皮膚穿刺痛的干擾因素[10]。本研究結果顯示，本實驗設計的VR方案能降低治療中的疼痛應激反應。

VR 具有沉浸感、交互性和想象性三大特征，能模擬真實的場景，給使用者營造出身臨其境的感覺，同時人機交互的特點能增強趣味性，調(diào)動使用者的主動性，從而實現(xiàn)分散注意力、減少疼痛感知的作用[11]。臨床上將VR 用于緩解兒童的各種急慢性疼痛，如疫苗接種、靜脈注射、燒傷換藥和幻肢痛等，均取得良好效果[12]。Hoffman等[13]觀察VR 在燒傷患者鎮(zhèn)痛中的作用效果，同時使用VR 和阿片類鎮(zhèn)痛藥物，與單純使用藥物相比，患者的疼痛感覺下降達35%以上。

疼痛是基于分布于全身的痛覺感受器接收疼痛信號，通過Aδ 類和C 類神經(jīng)纖維傳遞到中樞，并通過中樞處理產(chǎn)生痛覺。常規(guī)止痛藥的作用機理是中斷C纖維通路來減少疼痛信號傳遞。VR 不會中斷疼痛信號，而是通過專注、情緒、注意、記憶等高級中樞的活動來中和疼痛感知[14]。如疼痛感知需要注意，當注意力被吸引到VR 上時，患者對傳入的疼痛信號的反應會減慢[15]。一項fMRI研究顯示[16]，遭受足部疼痛刺激的健康志愿者在使用VR 后，腦內(nèi)5 個疼痛激活區(qū)的活動減少約50%。另一項研究比較VR 與阿片類鎮(zhèn)痛藥的鎮(zhèn)痛效果，9 例健康志愿者主觀疼痛報告和功能fMRI 提示[17]，VR 可以達到與阿片類鎮(zhèn)痛藥近似的止痛效果，如將兩者結合，腦內(nèi)疼痛信號會進一步減少。本研究結果與上述研究一致。

VR 在緩解疼痛的同時，觀察組粗大運動和社會功能提高均優(yōu)于常規(guī)組，提示緩解治療性疼痛有助于康復療效的提高。

動物實驗表明，幼年期的反復疼痛引起HPA軸短期甚至長期的功能失調(diào)[18]，會改變前額葉皮層、下丘腦和海馬結構的可塑性，從而影響遠期的腦功能狀態(tài)[19-20]。HPA 上調(diào)引起的皮質(zhì)醇升高激動海馬糖皮質(zhì)激素Ⅱ型受體，導致海馬缺血和部分神經(jīng)元凋亡，進而影響成年期的情緒和空間學習記憶能力[21]。本課題組近期研究亦發(fā)現(xiàn)[18]，大鼠早期的反復疼痛刺激引發(fā)成年后的焦慮和應激反應增加。

在兒童，疼痛經(jīng)歷影響機體的內(nèi)分泌系統(tǒng)，短期可影響嬰幼兒食欲，導致喂養(yǎng)困難，影響生長發(fā)育[22]；遠期影響表現(xiàn)為情緒控制障礙，注意力不集中，難以解決困難并影響記憶[23]。腦癱兒童的疼痛調(diào)查也顯示[24]，疼痛明顯影響他們的日常生活活動和社會參與度，進而降低生活質(zhì)量。故不難理解緩解治療性疼痛后康復治療效果改善。

綜上所述，VR 有助于緩解痙攣型腦癱患兒的治療性疼痛，同時對提高康復療效有幫助。需要一提的是，認知水平明顯影響患兒的VR 體驗[25]，因此需要根據(jù)每個患兒的認知個體化定制VR 方式，以期達到最佳治療效果。

表2 兩組治療前后唾液皮質(zhì)醇比較(nmol/L)

表3 兩組治療前后MAS評分比較

表4 兩組治療前后GMFM評分比較

表5 兩組患兒治療前后PEDI評分比較