虚拟现实技术应用于儿童口腔治疗非药物行为引导的进展
作者：冉龙宽，樊林，郁葱，重庆医科大学附属口腔医院麻醉科
随着舒适化口腔医疗理念在我国的不断推广，使患者在安全、舒适的条件下接受治疗正一步步实现。但仍有部分患者的治疗过程不理想，尤其是儿童。儿童由于其年龄、认知等因素影响，是牙科焦虑/畏惧症的高发人群，难以配合医生完成治疗。
儿童口腔治疗的行为管理方式包括传统的非药物管理（tell-show-do常规引导）和药物管理（笑气镇静、静脉药物镇静及七氟烷麻醉等）。“tell-show-do”的常规引导对中、重度焦虑的患儿效果并不理想。家属对药物管理方式表示担忧（预约时间长、术前准备繁琐、麻醉并发症、智力影响等），从而延误了病情治疗，甚至给患儿带来了长久的心理创伤，也给家庭带来了痛苦。因此，我们希望找出对患儿干预少、相关副作用少，并能够配合口腔医生安全、高效完成治疗的儿童行为管理方法。
近年来，随着科技的高速发展，数字化、人工智能等技术在医学各专业深入开展。其中，虚拟现实（virtual reality，VR）技术让使用者处于虚拟环境，其沉浸感使人的注意力或多或少会从现实世界中“消耗”，从而减少患者可用于处理现实世界的注意力。VR技术拥有的沉浸、交互和想象的特性，比较适合于儿童口腔治疗中的行为管理。有研究表明，VR技术作为分散注意力、进行行为管理的干预手段，在医疗过程中发挥减轻疼痛和缓解焦虑的效果明显。本文就VR技术应用于儿童口腔治疗非药物行为引导的进展做一介绍。
1.VR技术在医学诊疗中的应用
VR技术是一种使用户沉浸在计算机生成的虚拟三维世界中，通过刺激用户的视觉、听觉和本体感觉，有时还有触觉和嗅觉，取代现实世界的感官信息的新技术。虽然其最初是为军事训练和作为一种娱乐工具而开发的，但在过去20年中，VR技术在医疗保健方面得到了各种应用，包括治疗恐惧症和焦虑症、认知和身体康复、急性和慢性疼痛管理、支持不同环境下的癌症患者（如住院期间的疼痛和化疗）、治疗饮食障碍和肥胖、外科培训和手术计划。在其治疗应用方面，VR技术比常规的治疗方法更加突出以下几个优点，使患者的参与度增加、治疗安全性得到提升，有利于医护人员制定更个性化的医疗方案。
1.1 减轻疼痛
患者对疼痛感知受到心理因素的强烈影响。1965年，Melzack等提出了“门控制理论”，并对这一现象进行生理解释。根据这一理论，伤害性信号由位于脊髓背角的门控系统调节：取决于门是打开或关闭，疼痛信号向大脑的流动可被促进或抑制。门控系统不仅可由感官因素打开或关闭，还可由认知和情感因素打开或关闭。根据这一理论，疼痛是一种多维体验，由感觉、情感和认知成分组成，由不同的脑区介导，并受几种作用于输入神经基质的影响，有助于输出神经信号。虽然最近神经基质模型受到了部分挑战，但复杂疼痛网络的概念对于理解疼痛体验是如何由各种因素（包括认知和情感因素）介导的仍然至关重要。
在影响疼痛体验的因素中，对疼痛的关注似乎特别重要。分心已经成为减轻疼痛的一种有效手段：由于个体在特定时间下注意力有限，如果注意力集中在其他刺激上，痛苦的刺激就会不那么强烈。到目前为止，不同的分散注意力的技术，包括放松、认知任务、看电影和医护人员诱导等，已被证明有助于减少患者的疼痛感知。VR改变了传入疼痛信号的方式，并实际上减少了与疼痛相关的大脑活动量。此外，VR可引起患者有意识注意力，导致患者对疼痛的感知减少。
VR技术通过将注意力从不愉快的医疗环境转移到愉快和有吸引力的虚拟世界，同时也吸引了神经系统的更高认知和情感中心，可显著减少患者的主观疼痛体验。此外，有研究通过功能性磁共振成像（functional magnetic resonance imaging，fMRI）研究大脑中VR 技术的神经生物学机制，并得出VR技术对疼痛感知的影响超出了简单分心的结论。
VR 技术通过协调感官知觉（视觉、听觉、触觉和嗅觉）产生进入虚拟世界的深刻错觉，这形成了VR技术的基础。事实上，大脑在虚拟世界中的存在程度反映了个人对虚拟环境的关注程度；个体越多被吸收在虚拟世界中，其预期会感受到的痛苦越少。此外有研究表明，在注意力过程和疼痛调节相关的皮质区域，使用fMRI监测分心期间的大脑活动，在VR分心活跃时，与疼痛感知相关的区域活动相应较少。
重要的是，VR干预可有效减少极端疼痛。一项在创口清创过程中使用VR的研究中，6例疼痛强度最高的患者在VR期间表现出41%的疼痛减少。此外有研究显示，相对轻、中度疼痛的患者来说，VR对那些在创口清创过程中报告疼痛达到最高强度（严重到剧烈疼痛）的患者更有效。
1.2 缓解焦虑
焦虑和疼痛往往是相辅相成的，通常在VR研究中不但评估对患者的镇痛作用，还评估患者焦虑情绪。VR分心的镇痛效果可减少负面情绪（如焦虑）并引导具有积极价态的情绪。在管理烧伤患者医疗过程中，控制焦虑是至关重要的，因为与创口敷料更换和物理治疗相关的疼痛往往会因患者的预期焦虑而进一步加剧，从而影响患者的依从性。文献报道在VR 分心时患者焦虑减轻。
除了评估VR在缓解相关焦虑方面的潜力外，基于VR镇痛的研究还应考虑患者的焦虑特质可能会影响其镇痛效果。Jeffs等观察到VR分心效果与原有特质焦虑和程序性疼痛的青少年患者有显著的负相关，即：焦虑倾向的患者可能不太参与分心，从VR干预中获得的好处也较少。因此，进一步研究评估VR分心与焦虑患者的相互影响是有必要的。同样，各种研究评估了VR分心时的“乐趣”水平。“乐趣”与情绪和（或）情感有关，与焦虑负相关。用于评估“乐趣”的工具比评估焦虑状态的工具更容易被患者理解，特别是儿童受试者。
在这些研究中，通过图尺度评价法（graphic rating scale，GRS）主观评估的“乐趣”增加，可间接反映情绪和（或）情感的改善，因此可成为积极改善焦虑的潜在替代标签。所有这些研究都揭示了VR分心在成人和儿童及青少年烧伤患者的创口护理或物理治疗中引导“乐趣”的能力。Schmitt等观察到在患儿多天治疗中，“乐趣”的改善得以良好维持。Hoffman等发现VR对“乐趣”影响最大的是那些报告疼痛缓解率最高的患者。然而，仍需要进一步的研究来确定“乐趣”对患者VR镇痛效果的作用。
2. VR技术在口腔治疗中的应用
牙科焦虑症（也称牙科畏惧或牙科恐惧，dental anxiety/fear or phobia，简写为DA）是指患者在牙科诊治过程或其中某些环节的疼痛、紧张焦虑和害怕，可表现为心跳加速、肌肉紧张，甚至晕厥等。焦虑情绪对人的正常生活、职业发展等有显著干扰。研究发现，不同年龄阶段儿童DA的发生率为10% ~ 29.3%。大多数DA儿童在牙科治疗中产生了一些临床问题，因此，及时有效地管理DA是改善患有口腔疾病儿童口腔健康和生活质量的关键。
研究提示VR在口腔治疗中可使广泛的人群受益，无论是在牙科治疗方式或局麻药的注射。在一些临床研究中，VR 被证明能够减少儿童和成人牙科手术时的疼痛，并且也显示出比传统的分心方式更有效地分散注意力。此外，VR 还能有效地减少儿童和成人的焦虑，并影响生理变量如心率、脉搏和血压的变化。然而，目前VR技术运用于儿童口腔行为管理的研究尚不够深入。
有一些关于VR运用于DA的相关报道，但试验样本量均较小，研究方法和质量亦参差不齐。因此，VR是否优于传统的行为管理方式仍需要进一步研究证实。考虑其强大的吸引注意力的能力，及其在视觉和声学上将患者从引起焦虑的牙科治疗室和仪器中抽离出来的能力，VR分心有可能成为一种在牙科手术中减少疼痛和缓解焦虑，且相对于传统方式而言更方便、高效的行为学管理工具。
总的来说，这些研究支持VR作为分散注意力的工具，以减少牙科手术过程中的疼痛和焦虑。未来的研究可能会揭示在牙科治疗期间VR引起疼痛和痛苦减轻的机制，最终实现DA患者在无需药物干预的情况下舒适化就医。
3. VR技术的优点
除了前面叙述的缓解焦虑、减轻疼痛等方面的作用，VR技术还有治疗控制好、患者安全度高及操作简单等优点。此外，频繁应用该技术并不减少其在行为管理中的积极作用。因此，VR技术可适用于不同年龄段的儿童和成人。在以往针对依从性的手段中，由于需要进行患儿全麻相关术前准备（预约等待、禁食禁饮、麻醉后恢复等），家长可能因对患儿的潜在伤害而再三考虑。而VR技术的应用，因无疾病治疗以外的侵入性伤害，即使进行多次治疗，家长亦容易接受。
儿童牙科运用VR技术的另一优点是医护人员仅需要简单的培训，其对设备的要求也是在整个过程中可由一套VR设备提供，无论是在大型公立医院或社区门诊均可使用。这与近期的“加速康复外科（ERAS）”理念相契合。
4. VR技术应用的障碍
在大多数研究中，VR干预可能引发的副反应也被关注。有报道显示，VR有诱发某些使用者发生运动病-癫痫的理论风险。VR引起的恶心是非常罕见和轻微的，恶心的发生仅发现在VR联合应用阿片类镇痛药时，而在单独使用或与其他形式的分心技术相结合应用时并未发生。在VR技术应用中也应考虑一些其他因素。
Hoffman等报道，许多患者在使用VR设备的最初几分钟内会出现情绪和紧张状态，需要更多时间让他们适应自己的设备。因此，未来研究中应更多地关注人格特质的差异。此外有一些因素（如年龄、性别、牙科治疗类型和社会经济状况等）与焦虑有关，可能会影响VR的疗效，也应被评估。Das等研究显示，年龄较大的儿童认为VR技术是一个非常简单的游戏，有较低的分散注意力水平。
AslAminabadi等报道，由于睡眠不足等原因，患儿的基线焦虑水平可能不同。因此，在VR分心程序开始之前使用问卷来确定儿童的基线焦虑水平等可能有助于消除VR分心试验中的混杂因素。儿童对外界的认知有限，不愉快的治疗经历会增加下一步牙科治疗中的焦虑和疼痛。因此，在以往的研究报道中，之前有严重不良牙科经历的患儿会被排除在研究标准外。
通过将注意力从不愉快的环境转移到令人愉快和放松的虚拟世界，VR可明显降低患儿的不良体验，在未来的临床实践中也应纳入此类患儿。临床广泛使用VR技术的障碍还包括设备的成本。目前有研究报道低成本VR系统对控制烧伤后疼痛是有效的。未来的研究旨在运用低成本VR系统来达到最有效的牙科治疗效果。
5.展望
VR 已经成为辅助医疗的重要工具，特别是VR在许多临床应用中作为分心干预手段显示出了优异的作用。尽管大多数研究发现VR在行为学管理中有显著成效，但涉及患者例数较少、年龄区段较少。鉴于VR干预的性质，进行双盲研究似乎是不可行的，但试验者的单盲是可以实现的。因此，为了确保公正的结果评估，未来需要设计单盲、不同年龄段、大样本的随机对照试验，并可涉及进行VR治疗多次的患者。此外，目前VR表现出对急性疼痛的缓解有显著疗效，但关于VR用于持续性疼痛的研究仍处于起步阶段，需要进一步研究、开发和完善用于慢性疼痛管理的VR 内容。
此外，还应进行更多的研究来比较VR干预与其他形式的分心方法，并加强测量及分析生理变量。生理变化可提供客观证据证实疼痛和焦虑的减轻，减少相关指标的主观测量率。通过目前的研究结果及临床中的使用反馈，进一步构建预测系统，并设计适合不同患者具体需要的硬件和软件系统，选择更有可能受益于VR分心的患者内容，最终在儿童牙科诊疗中能够以最低的成本来达到最优的行为管理模式，使个性化的舒适化医疗体系得到构建。
来源：冉龙宽,樊林,郁葱.虚拟现实技术应用于儿童口腔治疗非药物行为引导的进展[J].中国实用口腔科杂志,2020,13(07):391-395.
