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虚拟现实技术在减轻急诊科儿童静脉穿刺疼痛中的研究进展

2024-11-22 145 上传者：管理员

摘要：虚拟现实(VR)技术通过对注意力的分散来减轻患者医疗程序中的疼痛和焦虑恐惧情绪的研究已经在多个学科进行开展，该文综述了儿科急诊环境下虚拟现实技术在减轻静脉穿刺疼痛方面的机制与评估工具、镇痛效果、实施障碍以及启示与建议，以期为更好解决儿童静脉穿刺疼痛这一难题提供新思路，并促进VR成为一种有前途的儿童疼痛管理工具。

关键词：
VR
儿童
急诊
虚拟现实技术
静脉穿刺
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静脉穿刺是儿科诊疗中心的通常程序，特别对于急诊室而言，静脉穿刺和静脉输液是其治疗的必要组成部分[1]。然而静脉穿刺却是儿童最恐惧和厌烦的医疗程序[2]。50%～60%的儿童报告对静脉穿刺程序有严重的疼痛和焦虑，静脉穿刺术带来的疼痛和焦虑经历，极易给儿童造成心理创伤，使治疗过程变得困难，并恶化监护人和医护人员的关系[3]。相关研究[4]表明，若在医疗过程中经历疼痛和焦虑，可能会导致一些负面后果，如持续到成年期的针头恐惧，并影响患者对医疗保健的看法。且不愉快的早期诊疗经历会增加之后就诊的疼痛和压力，从而引发负面心理，减少预防性医疗保健，避免医疗护理，影响终身健康[5]。目前对疼痛的管理主要有药物和非药物两种，药物对于疼痛管理具有起效快、作用强的特点，但药物的开具常常需要处方、取药等，较为耗时耗力；且药物的起效需要一定时间，故不适应于如静脉穿刺等短暂急性疼痛的管理；此外，药物的使用还常常伴随着不良反应的出现，儿童家长对于药物镇痛的接受度会降低。在非药物方式镇痛方面，目前建立在转移注意力基础上的非药物镇痛方式证据级别最高[6],分散注意力的基本理论原理是将注意力从有害的刺激上转移集中至更令人愉快的刺激[7]。虚拟现实(VR)作为一种计算机技术，结合了视觉、听觉和触觉刺激，可以沉浸式地将患者的注意力从周围引起痛苦和焦虑的刺激上转移[8],目前已逐渐应用于医疗卫生领域。本文通过对VR在儿科急诊静滴室环境下的静脉穿刺镇痛效果方面的研究文献进行综述，按镇痛机理、研究工具、镇痛效果、发展建议几个方面进行展开，以期为更好解决儿童静脉穿刺疼痛这一难题提供新思路，并促进VR成为一种有前途的儿童疼痛管理工具。

1、VR技术的儿童静脉穿刺镇痛机制和评估工具

根据门控理论[9],脊髓内控制神经冲动传输到大脑神经中枢的为门，各种心理变量，如积极情绪、分散注意力和放松都会减少发送至疼痛中枢的神经冲动，与之相反的是负面情绪，如焦虑和恐惧则可能会导致大门大开，并允许更多的神经冲动进入大脑。McCaul和Malott于1984年扩展了这一理论，他们表示每个人的注意力都有上限，一个人必须注意到痛苦的刺激，才能被认为是痛苦的，因此，如果一个人被其他有益的情况分散注意力时，他们对疼痛的感知就会减少[7]。VR通过对认知活动的刺激来进行注意力资源的争夺，同时VR促进的积极情感状态也可用来减轻疼痛并增强分散注意力的效果。J.I.Gold等[10]假设VR之所以能产生镇痛的效果，原因在于疼痛信号通路是经由处理注意力、情绪、记忆和其他感觉(例如触觉、听觉和视觉)的皮质来调节的，也就是说VR可作用于认知和情感疼痛的信号通路，通过改变中枢神经系统处理疼痛信号的活动来产生镇痛作用。一项利用fMRI技术的研究[11]证明了这一点，其研究表明VR显著降低了前扣带皮层、初级和次级体感皮层、丘脑和岛叶中与疼痛相关的大脑活动，并表明VR可提供与氢吗啡酮同等的镇痛效果。此外VR作为一个交互式工具，带来的用户体验感更大，而从理论上来说，干预措施分散的注意力越多，对疼痛感感知关注度就越低，因此VR可促进疼痛感更大程度地减轻。目前，视觉模拟评分(VAS)是最常用的儿童疼痛静脉穿刺疼痛的测量工具，VAS可适用于7岁或以上儿童进行疼痛测量，并在VR镇痛研究中应用频繁，且作为急性疼痛，如静脉穿刺疼痛测量工具的可靠性很高，该量表目前已在国内应用广泛，但在急诊科儿童静脉穿刺疼痛中的特异性和适用性还需进一步验证，今后的研究还需结合心率、皮质醇水平等客观指标进行疼痛程度的校验。除此之外是Wong-Baker FACES疼痛评定量表，该量表易于掌握，不需任何附加设备，没有特定的年龄、文化背景或性别要求，目前也在临床上应用较多。研究者可根据实际情况选择合适的疼痛测量工具，此外与儿童静脉穿刺疼痛有关的测量工具还包括儿童恐惧量表(CFS)、焦虑视觉模拟量表(VAS),以及一些对生理参数(心率、呼吸、唾液皮质醇等)的测量设备等，这些多用来作为辅助工具，测量与儿童静脉穿刺疼痛相关的生理心理状态的改变。

2、VR在急诊科儿童静脉穿刺中的应用

2.1 疼痛强度

VR可显著减轻急诊科儿童静脉穿刺的疼痛强度。S.Alonzi等[12]研究将49例接受静脉穿刺术的患儿随机分为VR组和标准护理(SOC)组，在静脉穿刺术前，术中和术后使用Wong-Baker FACES疼痛评定量表进行疼痛的评估，结果显示，两组都经历了从术前到术后疼痛的显著增加，但VR组报告手术过程中经历的疼痛要比标准护理组更少(P=0.040),这个研究结果直接表明了VR与标准护理相比，对于疼痛强度的减轻更为明显。E.Chan等[13]研究结果显示使用SOC后疼痛与基线相比没有变化，而VR则使疼痛显著减轻1.78个单位(95%CI:-3.24～-0.317,P=0.018),除在急诊室开展此项研究外，研究者还在门诊随机对照实验研究过程中，只有10例患儿经历了如晕眩等的轻微不良事件，且事件在VR和SOC护理之间平均分布，均不需要药物治疗，这表明VR通过占据个人有限注意力，可减少关注疼痛的认知资源，不仅可以有效减轻疼痛且安全。对疼痛强度的减轻还表现在M.F.Hsu等[14]人的随机对照试验中，干预组在静脉注射前体验VR中的沉浸式静脉注射场景，注射后进行一场情感宣泄VR游戏，对照组仅通过宣教手册进行教育，研究结果表明，VR干预组儿童在静脉穿刺过程中感受到的疼痛强度比对照组儿童显著降低。而一项重要发现[15]也表明与沉浸式VR条件下的儿童相比，在没有分散注意力情况下，接受静脉注射儿童的情感疼痛增加了4倍。VR减少疼痛的效果还可能与VR的虚拟环境有关，在VR对急诊科静脉穿刺镇痛的研究中，VR耳机与VR头戴式显示器是最常用的设备，但与VR耳机相比，VR头戴式显示器能提供更沉浸式的虚拟体验。一项系统回顾研究[16]表示疼痛的减轻程度还与虚拟环境的沉浸感有关，使用增强虚拟环境沉浸感的高科技设备，可以更大程度地减轻疼痛。但对于VR能有效减轻患儿静脉穿刺疼痛的观点，也有少数研究者提出了不同意见，T.J.Caruso等[17]研究结果显示VR组术后疼痛相比SOC组低0.11分，但差异并不显著(P=0.59),接受静脉穿刺的患儿使用VR后疼痛并未得到减轻，对于这一结果，作者给出的解释包括：两组中与静脉穿刺相关的疼痛都很低；研究中允许对照组使用非药物的辅助手段，如谈话电影，父母在场等，这些辅助手段可能具有减轻疼痛的效果。

2.2 恐惧、焦虑

恐惧是对威胁或危险的正常反应，因为恐惧和疼痛都可以从早期经历中习得和记住，而对针头的恐惧又会导致人们逃避医疗保健，并降低了对儿童免疫计划甚至于治疗的遵守率。一项随机试验[18]表明患儿在急诊科静脉穿刺中感知到的疼痛强度与恐惧呈正相关关系。特别是在静脉穿刺中，儿童因恐惧会产生一些逃避抵触行为，这会增加穿刺的次数和疼痛的经历，且急性疼痛比慢性疼痛更容易增加恐惧感，这也进一步导致了患儿对静脉穿刺疼痛的恐惧感加深。S.Dumoulin等[1]的研究对急诊科接受抽血和静脉注射的儿童进行了随机干预，患儿自我报告结果表明，与主动控制(看电视或标准护理)相比，使用沉浸式VR可以显著减少对疼痛的恐惧。此外，由于疼痛的持续时间还常与恐惧的持续时间相伴，研究[19]表明，VR可以显著减少静脉穿刺所需的时间，从而对恐惧的减轻效果明显。在焦虑干预方面VR分散注意力已被证明是有益的，它可显著降低焦虑等级。C.L.Wong等[20]研究通过对接受静脉穿刺的患儿进行随机对照试验，发现VR干预组患儿的焦虑水平，从20.4下降至14.8,且干预组焦虑水平的降低幅度明显大于对照组(P<0.001)。K.Shepherd等[19]研究表明，在进行VR干预后，干预组有66%(21名)患者的焦虑评分有所下降，并且所有参与者都表示他们愿意再次使用该VR设备，这表明了患者在使用VR进行静脉穿刺镇痛中的意愿。在可能引发焦虑的静脉穿刺术中，VR在帮助孩子们保持活跃，将注意力从可怕和痛苦的手术中转移开上发挥了巨大潜力[21]。在一般性临床实践中，尽管护士会与儿童沟通，并表明对其要进行的医疗操作程序，但患儿大多还是会怕这种侵入性操作，相比之下，VR设备完全封闭了用户与外界的视野，而这可能起到了减少恐惧和焦虑感的作用。

2.3 体验感

VR干预的有效性与用户在干预过程中的良好体验相关。在VR环境中，用户可感受到更多样化的感官刺激和沉浸式的积极情感(如乐趣),患儿在更简单和交互性的虚拟游戏中，可以进一步转移对疼痛刺激的注意力[22]。B.Atzori等[4]研究表明患儿自我报告在静脉穿刺期间使用VR具有明显的乐趣以及与疼痛相关的不愉快感降低。现如今儿童有更大机会接触到电子游戏，对于VR游戏的参与更少排斥心理，并对在静脉穿刺术过程中玩VR游戏很感兴趣。一项探索性研究[9]表明，将VR作为儿童静脉穿刺的干预因素后，对照组与VR组之间的乐趣水平存在着显著差异，VR组的患儿在静脉穿刺过程中感受到了更多乐趣，更少不愉快情绪(P<0.0001),这也表明了一种观点，VR干预对于接受静脉穿刺的患儿来说是一种更为积极和有趣的体验，患儿在静脉穿刺过程中有更愉快的体验感。

2.4 满意度

由于儿童很容易受到父母情绪或压力的影响，父母若对静脉穿刺程序存在不满，患儿的疼痛和焦虑也会加剧[23]。患儿及家长对 VR干预在静脉穿刺术中的满意度主要体现在对疼痛的管理、对恐惧和焦虑水平的干预，以及穿刺过程中患儿的合作情况上。相比较一些替代技术，如平板电脑、手机、投影仪等，在患儿静脉穿刺这短暂但高度焦虑的时间段里，VR的新颖性和沉浸感可以更好地改善患儿静脉穿刺过程中的体验，得到患儿及其监护人的满意。J.H.Ryu等[23]研究表明，VR组家长对整个静脉穿刺过程中的满意度高于对照组(P=0.029),显然患儿家长对VR干预静脉穿刺疼痛的效果更为满意。研究[18]中一位7岁患儿的母亲表示：“每次打针时我都必须抱着儿子，但很惊喜，这次不用这么做，而且我觉得我儿子对VR也很满意”,此外，本研究中患儿的家长还表达了会鼓励孩子在其他手术中愿意再次使用该设备来分散注意力。一项初步的随机对照试验[4]表明，在静脉穿刺术过程中取得监护人对VR干预的知情同意比想象中的要容易，监护人更相信，相比较药物来减少儿童对疼痛的关注，使用VR更加安全无害，他们相比较之下更为满意。而VR干预在一定程度上也提高了医疗保障专业人员对静脉程序的满意度，他们认为VR使患者表现出更高的依从性和合作性，缩短了静脉穿刺的时间，提升了穿刺效率[24]。

3、VR技术在急诊科儿童静脉穿刺实施中的障碍

3.1 虚拟场景开发不足

对于虚拟场景的开发，在静脉穿刺镇痛方面的虚拟场景数量还相对较少，尚显单一，且虚拟场景不仅需要吸引参与者的注意力，且要满足不同年龄差异下患儿的需求，即对年幼的孩子来说足够简单，对于年长的孩子来说足够有趣。不同的研究使用的VR软件不一，而这些软件所设置的虚拟场景具备的吸引力也有较大差异，目前针对静脉穿刺疼痛的虚拟场景游戏包括扔雪球、射苍蝇等，数量虽少，但研究发现这些游戏可以很大程度上转移患儿注意力具有明显的镇痛效果。虚拟场景开发充足，患儿可拥有更大的选择权，来选择更感兴趣的场景，从而增强在虚拟场景中的注意力。进一步虚拟场景的开发应加强个性化、交互性和沉浸式，只有具备了这些特点，虚拟场景才能使儿童感兴趣且分散较大注意力。

3.2 成本高昂

对于成本的控制，之前无论是高端市场相配套的VR单元[包含头戴式显示器(HMD)、无线控制器和传感器]还是低端市场中可使用VR的智能手机和低成本HMD,其设备配置价格以及系统维护费用都是高昂的，但随着数十亿资金的大量投入，VR技术得到了快速发展，这使得VR越来越先进，且VR在质量不断提高的同时，其成本和尺寸也大幅降低，对新手用户来说也越来越便宜和简单[9]。随着低成本设备(智能手机加VR头戴式设备的成本从13美元到500美元不等)和应用程序的推出，VR变得更加可用，在医疗应用方面，一套可供麻醉学界使用的VR产品售价每件仅数百美元(例如Meta Quest2头盔),且具有易于使用、高度分散注意力、无线连接和电池供电的优点。目前，新一代VR HMD已成为一种常见技术，不仅价格合理、对用户友好且适合各个年龄段。低成本的设备加上研究人员和小型VR治疗公司为患者定制的定制软件，VR已经成为一种负担得起的工具，医疗保健专业机构和医院可考虑逐步将VR设备引入，并将VR干预措施融入日常临床实践。

3.3 用具消毒及人员培训困难

对于用具的消毒问题，尽管消除设备使用交叉感染风险的卫生措施可能会耗费时间和金钱，但在使用VR设备过程中，还是需要保持规范的卫生习惯，以最大限度地减少或消除与共享该技术的患者相关的感染，如可以通过使用一次性的隔离用具来减少感染风险、用异丙醇或乙醇湿巾擦拭清洁VR设备等。此外，VR作为一种新兴的医疗辅助工具，它的使用需要进行专门的人员培训，对于人员培训问题，医护人员不仅要关注对患儿在使用VR技术前准备工作的培训，且需要加强自己对VR基础知识及应用、不良反应的处理(如晕动症)、消毒卫生习惯等的学习，如果VR设备的误用或管理不善，则可能会导致使用效率低下和VR设备出现问题。

4、启示与建议

VR通过在静脉穿刺术中分散患儿的注意力来产生镇痛效果，可考虑用于减轻接受静脉穿刺患儿的疼痛和焦虑，虚拟现实带来的沉浸式、交互式体验对于患儿来说具有极强的趣味性，有助于分散患儿在静脉穿刺过程中的注意力，提高其依从性，从而提升静脉穿刺的效率和成功率，使患儿及其家长满意。此外，分散注意力的VR技术相比较而言安全性更高，且随着技术的发展成本相对较低，适宜地使用VR技术可有助于加强对患儿的疼痛管理，减轻患儿在急诊科静脉注射时的焦虑和恐惧。也有部分研究表明，患儿在静脉穿刺中的疼痛强度并未得到显著降低，或与研究使用设备的沉浸感较低及存在其他可分散注意力的干扰因素有关系。针对于VR技术在静脉穿刺研究中产生的差异，未来的VR研究需要更高的科学严谨性、更大的样本量、更合理的方法论以及对个人用户特征的更多关注。随着VR研究人员对与VR镇痛相关的神经生物学机制进行更好的了解，VR可能会从一种简单的沉浸式分散注意力的形式转变为一种强大的非药物镇痛制剂。

基金资助:吉林省科技发展计划项目(20220203116SF);

文章来源:郭燕杰,张雪梅,董雪.虚拟现实技术在减轻急诊科儿童静脉穿刺疼痛中的研究进展[J].贵州医药,2024,48(11):1707-1710.