Использование биологической обратной связи в клинической Виртуальная реальность: Проект INTREPID
12 ноября 2009 г.
Проект по Виртуальной Реальности Интеллектуальный датчик Multi-системы для лечения тревожных расстройств, связанных с (Intrepid) направлена на развитие мультисенсорных контекстно-зависимые системы виртуальной реальности для лечения тревожных расстройств, связанных с.
Лаборатория прикладных технологий в нейропсихологии разрабатывает инновационные инструменты, приложения и сервисы для психологии и нейронаук, исследуя возможности информационных и телекоммуникационных технологий для клинического применения. Для пациентов с генерализованным тревожным расстройством была разработана многосенсорная система Intrepid. Инновация проекта Interpret заключается в сочетании виртуальной реальности и биологической обратной связи.
Пациентке сообщают о ее реакциях, оцениваемых по физиологическим параметрам с помощью модификации среды виртуальной реальности в режиме реальногого времени. Использование портативных устройств, таких как КПК или смартфоны, позволяет пациентке выполнять дома те же упражнения, которые были изучены в кабинете терапевта.
Виртуальная реальность используется для улучшения эмоциональных процессов в повседневной жизни, помогая пациентам сталкиваться с воспоминаниями и связанными с ними ситуациями. Каждый сеанс, проводимый с терапевтом, за исключением первого, начинается с брифинга о характере симптомов, которые пациент испытывал дома в повседневной жизни, а также о возможных трудностях, возникших при использовании мобильных устройств и выполнении сценария домашнего ухода. После этого этапа пациент приступает к лечению с применением виртуальной реальности.
Прежде всего, она подключается ко всем технологическим устройствам, включая наголовной дисплей, джойстик и биосенсоры, регистрирующие частоту сердечных сокращений и проводимость кожи. На этом этапе терапевт включает устройство биологической обратной связи и в течение трех минут записывает физиологические параметры пациента, пока тот находится в состоянии покоя. Это служит базовой линией для сравнения уровня активации пациента во время сессий до и после воздействия.
После этого пациент может начать исследование виртуальной среды. Нашлемный дисплей позволяет ей почувствовать себя частью окружения, что усиливает ощущение присутствия. Это чувство нахождения внутри симулированного опыта при повороте головы.
Пациент может осматривать виртуальную среду, при этом изображения согласованно меняются в зависимости от движений головы вверх, вниз, вправо и влево. Для перемещения вперед и назад используется клавиша J. Виртуальная среда представляет собой тропический остров с богатой растительностью, окруженный океаном.
Следуя аудиоповествованию, пациентка может исследовать остров, начиная с пляжа, который является точкой прибытия на лодке, и двигаясь по пешеходной тропе, ведущей через лес. Она arrives в начальной точке, где различные указатели задают направления к разным целевым зонам. Каждая из этих зон включает в себя расслабляющее упражнение; в ходе тренировки, следуя инструкциям голосового гида, пациентка старается расслабиться, в то время как ее физиологические параметры изменяют некоторые элементы виртуальной среды.
В режиме реального времени на острове расположены четыре объекта: зоны, волны, костер и беседка. Выбор целевой зоны зависит от сеанса, который посещает пациент. Первый и второй сеансы посвящены упражнению «Костер», в котором повествование способствует расслаблению рук и ног.
Физиологические параметры контролируют интенсивность огня, таким образом, что снижение уровня активации приводит к уменьшению интенсивности огня до тех пор, пока он не погаснет. На третьем и четвертом сеансах пациент выполняет упражнение, связанное с волнами, и учится расслаблять голову и туловище. На пятом и шестом сеансах она доходит до области водопада и, следуя повествованию, пытается расслабить все тело одновременно.
В этой области снижение физиологического возбуждения соответствует уменьшению потока и интенсивности водопада, пока вода полностью не остановится. В конце шестого раздела пациентка должна подобрать слова или образы, которые вызывают стрессовые ситуации из ее реальной жизни. Эти элементы используются для индивидуализации двух последних сессий — упражнений, выполняемых в зоне беседки.
В ходе данного упражнения пациент визуализирует выбранный объект, как если бы она проходила программу по снятию стресса. Применяя изученные техники релаксации, пациент наблюдает уменьшение размера, затухание или «плавание» выбранных объектов в зависимости от настроек индивидуализации. После завершения клинического упражнения терапевтический сеанс подходит к концу, затем пациента отключают от всех устройств; необходимо также провести другие физиологические измерения в состоянии покоя. Чтобы закрепить полученные результаты и развить навыки релаксации вне кабинета терапевта, лечение повторяется ежедневно с использованием сценария домашнего ухода. Он представляет собой ту же виртуальную среду, запущенную на портативном устройстве — мобильном телефоне HTC promo, без наголовного дисплея и джойстика, в домашних условиях.
Пациент уделяет время хотя бы раз в день для выполнения изученного упражнения. Перед началом сеанса, который ранее проводился с терапевтом, она подключает биосенсоры, связанные с телефоном через Bluetooth, и слушает расслабляющее повествование. После этого она запускает приложение на устройстве HTC и начинает сеанс.
Обзор
Проект INTREPID направлен на разработку многосенсорной системы виртуальной реальности, предназначенной для лечения тревожных расстройств. Этот инновационный подход сочетает виртуальную реальность с биологической обратной связью для улучшения терапевтических результатов у пациентов.
Основные компоненты исследования
Область науки
- Нейробиология
- Психология
- Терапия виртуальной реальностью
Теоретические основы
- Система INTREPID предназначена для пациентов с генерализованным тревожным расстройством.
- Она использует физиологический мониторинг в реальном времени для адаптации виртуальной среды.
- Портативные устройства позволяют пациентам выполнять терапевтические упражнения в домашних условиях.
- Виртуальная реальность улучшает эмоциональную обработку и помогает пациентам противостоять триггерам тревоги.
Цель исследования
- Разработать систему виртуальной реальности с учетом контекста для лечения тревожных расстройств.
- Интегрировать механизмы биологической обратной связи в сеансы виртуальной терапии.
- Обеспечить возможность отработки терапевтических техник, изученных в ходе терапии, в домашних условиях.
Используемые методы
- Пациенты взаимодействуют с виртуальной средой с помощью наголовного дисплея и биосенсоров.
- Физиологические параметры регистрируются для установления исходного уровня и мониторинга прогресса.
- Терапевтические упражнения проводятся в различных виртуальных обстановках, например, на тропическом острове.
- Биологическая обратная связь корректирует виртуальную среду на основе физиологических реакций пациента.
Основные результаты
- Пациенты сообщили о снижении уровня тревожности во время и после виртуальных сеансов.
- Физиологические данные указали на корреляцию между техниками релаксации и снижением уровня возбуждения.
- Практика в домашних условиях закрепила навыки, полученные в ходе терапии, что повысило эффективность лечения.
- Адаптация сеансов на основе отзывов пациентов улучшила вовлеченность и результаты лечения.
Выводы
- Система INTREPID эффективно сочетает в себе виртуальную реальность и биологическую обратную связь для лечения тревожных расстройств.
- Корректировка виртуальной среды в режиме реального времени повышает вовлеченность в терапевтический процесс.
- Практика в домашних условиях является жизнеспособным методом закрепления терапевтических навыков.
Часто задаваемые вопросы
Значимость для промышленности
Тревожные расстройства представляют собой значительную проблему в психиатрической терапии ввиду их высокой распространенности и существенного влияния на повседневное функционирование. Интеграция виртуальной реальности и биологической обратной связи предлагает новый подход к повышению вовлеченности в лечение и укреплению выученных механизмов преодоления стресса посредством физиологической обратной связи в режиме реального времени. Данная методология повышает прогностическую уверенность в эффективности поведенческого вмешательства, обеспечивая объективный мониторинг терапевтического ответа и облегчая перенос клинических навыков в реальные условия.
Стратегическое применение в биофармацевтических исследованиях и разработках
Ранние этапы поиска и валидация мишени
- Научная ценность: позволяет проверять терапевтические гипотезы, связывая физиологическое возбуждение с обратной связью от окружающей среды в моделях тревожных расстройств.
- Операционная ценность: обеспечивает функциональную валидацию мишеней посредством модуляции виртуальных стимулов в режиме реального времени на основе данных биосенсоров.
- Прогностическая ценность: повышает уверенность в механизме действия путем демонстрации зависимости «доза-эффект» между техниками релаксации и снижением физиологического возбуждения.
Скрининг и разработка анализа
- Научная ценность: предоставляет количественные, зависящие от времени переменные (например, частоту сердечных сокращений, проводимость кожи) для оценки эффектов воздействия соединений или поведенческих вмешательств.
- Практическая ценность: обеспечивает стандартизированную, воспроизводимую оценку фенотипов, связанных с тревогой, в виртуальных средах.
- Масштабируемость: способствует готовности к высокопроизводительному скринингу за счет развертывания портативных устройств для проведения экологического мгновенного оценивания в домашних условиях.
Трансляционные и доклинические исследования
- Научная ценность: Связывает этап открытия и доклинической валидации, закрепляя изученные протоколы в реальных условиях через сценарии использования на дому.
- Операционная ценность: Поддерживает принятие решений о дальнейшем продвижении с учетом рисков путем измерения снижения выраженности симптомов в экологически валидных условиях.
- Трансляционная преемственность: Способствует сохранению и генерализации терапевтических навыков за пределами клинических условий посредством многократной практики на дому.
Интеграция конвейера и рабочего процесса
Система INTREPID занимает свое место в континууме открытий, поддерживая проверку гипотез на ранних этапах поиска, обеспечивая количественный фенотипический скрининг и способствуя трансляционной преемственности при переходе от клинических условий к домашней среде.
- Биологические исследования: обеспечивает снижение рисков при изучении механизмов, изолируя влияние техник релаксации на физиологическое возбуждение с помощью контролируемых контуров биологической обратной связи.
- Скрининг: обеспечивает готовность анализа за счет стандартизированных виртуальных сред и показателей, полученных с помощью биосенсоров, для сравнительного анализа условий.
- Аналитика: генерирует лонгитюдные потоки физиологических данных, позволяющие проводить статистическое сравнение состояний до, во время и после вмешательства.
- Трансляционные исследования: связывает процесс приобретения клинических навыков с их применением в реальных условиях посредством воспроизведения терапевтических сценариев с помощью портативных устройств.
- Корпоративное повторное использование: функционирует как модульная платформа, адаптируемая для различных показаний, связанных с тревожностью, и парадигм поведенческой терапии.
Операционное и корпоративное воздействие
- Научная ценность: Снижает механистическую неопределенность, обеспечивая объективные корреляты терапевтического воздействия и физиологической регуляции в режиме реального времени.
- Операционная ценность: Повышает воспроизводимость и стандартизацию за счет использования контролируемых виртуальных сред и автоматизированной корректировки биологической обратной связи.
- Стратегическая ценность: Улучшает процесс принятия решений о продолжении или прекращении разработки (go/no-go) за счет количественной оценки эффективности поведенческого вмешательства и снижения зависимости исключительно от субъективных самоотчетов.
- Влияние на портфель: Позволяет проводить приоритизацию поведенческой терапии с учетом рисков на основе транслируемых, экологически валидных показателей исходов.
Особенности реализации
- Требуется опыт в области психофизиологии, проектирования виртуальной реальности и интеграции клинической поведенческой терапии.
- Необходимы биосенсорное оборудование (например, для измерения частоты сердечных сокращений, электродермальной активности), оборудование для VR и инфраструктура для обработки данных в реальном времени.
- Требуется кросс-функциональная стандартизация между клиническими группами, инженерами и специалистами по исследованию данных для обеспечения согласованности протокола.
- Необходимо учитывать особенности адаптации для различных групп пациентов и профилей симптомов тревожности.
- Ограничено индивидуальной вариабельностью качества физиологических сигналов, а также уровнем комфорта пациентов при использовании носимых датчиков и наголовных дисплеев.
