Kan 'augmented reality' bekæmpe fantomsmerter?

Fantomsmerter er en af smertevidenskabens store gåder.

Efter amputation af en kropsdel skulle man tro, at fornemmelsen af den amputerede kropsdel forsvandt med dens fysiske modstykke. Men det er ikke tilfældet for cirka 90 procent af amputerede – hos dem eksisterer fornemmelsen af kropsdelen stadig som et 'fantom'.

For nogen kan det være en behagelig fornemmelse, men for over halvdelen opstår der fantomsmerter. Hos disse amputerede opleves det, som om smerten kommer fra den amputerede kropsdel, og for mange er det som en brændende eller knugende fornemmelse.

Nogle patienter beskriver, at de føler, at neglene borer sig ind i håndfladen, eller at hånden føles, som om den er vredet om.

I mit ph.d.-projekt har jeg undersøgt en helt særlig metode til at begrænse fantomsmerter: Augmented reality. Der findes ikke en god dansk oversættelse, men skulle man forsøge, ville det være noget i stil med 'udvidet virkelighed'.

Men før jeg kommer nærmere ind på, hvordan augmented reality ser ud til at kunne begrænse fantomsmerter hos de syv amputerede, vi har undersøgt, er det vigtigt at forstå lidt mere om, hvad fantomsmerter grundlæggende er.

Hvorfor føler vi egentlig smerte?

Selvom om smerte ikke er en behagelig følelse, er den helt essentiel for vores overlevelse. Den informerer os nemlig om farer og mulig skade på vores krop.

Smerten kan eksempelvis hjælpe os med at undgå at brænde fingrene på komfuret eller skære os på kniven i køkkenet.

Men når smerten 'løber løbsk', kan det få betydelige konsekvenser for den enkelte person, hvilket for eksempel kan komme til udtryk ved fantomsmerter.

I smerteforskningen skelnes der mellem somatisk smerte, der betyder kropslig smerte (for eksempel når vi brænder os på kogepladen), og neuropatisk smerte, hvor smerten opstår på grund af skade på nerverne eller på grund af nerver, der går i 'selvsving' og resulterer i fejlagtige smertesignaler.

Fantomsmerter hører til i den sidste kategori.

Hvordan opstår fantomsmerter?

Der er mange teorier om, hvorfor og hvordan fantomsmerter opstår.

Nogle forskere mener, at smerten opstår på grund af beskadigelse af nerver i forbindelse med en amputation, og at nerverne efterfølgende går i 'selvsving' og signalerer smerte til hjernen.

En anden teori er, at der i hjernen opstår nogle ændringer, der resulterer i, at ikke-smertenervesignaler misfortolkes som smertesignaler.

Med hjerneskanninger har man blandt andet fundet ud af, at hjerneområdet, der behandler nervesignalerne fra den amputerede legemsdel, bliver 'indtaget' af andre nærtliggende hjerneområder og begynder at reagere på nervesignaler fra andre dele af kroppen.

Det kan nogle gange føre til besynderlige fænomener. For eksempel kan armamputerede nogle gange føle en berøring på hånden, når de bliver strøget på kinden eller skulderen.

Et sådant fænomen hænger formentlig sammen med, at hjerneområderne, der bearbejder nervesignaler fra netop arm, skulder og kind, er placeret relativt tæt på hinanden i hjernen.

Et anden typisk fænomen, der muligvis også hænger sammen med ændringerne i hjernen, er en følelse af, at fantomet bliver forkortet. Det vil sige, at hvis underarmen for eksempel er blevet amputeret, kan det føles, som om hånden sidder tættere på albuen, og ofte 'gror' fantomhånden endda ind i den resterende del af armen.

Videnskabelige undersøgelser peger på, at der både er ændringer i hjernen, men også ændringer i nervebanerne fra den amputerede kropsdel og op til hjernen (se her, her og her).

Derfor er det svært at afgøre, præcis hvordan fantomsmerter opstår.

Se i spejlet og glem dine smerter

Gennem de seneste 20 år har forskere forsøgt at behandle fantomsmerter, både med forskellige typer af medicin og former for terapi.

Fælles for dem er, at effekten afhænger betydeligt af den enkelte patient, og at behandlingerne sjældent reducerer smerterne med mere end 30 procent.

Et eksempel på en kendt behandlingsform, der blev opfundet til at afhjælpe fantomsmerter, er spejlterapi. Spejlterapi kan udføres ganske simpelt, og man behøver kun et spejl.

\ Læs mere

Fantomsmerter: Ny forskning skal snyde hjernen

Terapien forløber ved, at man tager spejlet, sætter det vinkelret på højkant ud foran sig på et bord og strækker armene ud på hver sin side, så spejlsiden reflekterer for eksempel den højre arm.

Nu rykkes spejlet mod venstre og rettes til, så refleksionen af den højre arm kommer til at overlappe med der, hvor man ellers ville kunne se ens venstre arm.

Forsøger man nu at bevæge den højre arm, ser det ud, som om begge arme bevæger sig. Det giver en besynderlig fornemmelse, idet man er klar over, at den venstre arm ikke bevæger sig. Figur 1 illustrerer, hvordan spejlterapi ser ud.

Synsindtrykket kan dog være så overbevisende, at man kommer i tvivl. Det kan anbefales at prøve spejlterapien derhjemme, for det er let og en ganske pudsig oplevelse.

For en amputeret vil refleksionen i spejlet få det til at se ud, som om armen er genopstået. Forsøger vedkommende at bevæge begge arme i synkrone bevægelse og i takt med hinanden, kan det genskabte synsindtryk af den amputerede arm resultere i en fantomsmertereduktion.

Vi ved ikke, hvorfor spejlet hjælper

Hvorfor, smerten reduceres, er dog stadig uvist.

Forskere har peget på, at spejlrefleksionen genskaber en fornemmelse af den amputerede arm, og at denne fornemmelse formentlig genaktiverer de hjerneområder, der tidligere behandlede nervesignaler fra armen.

Det kan formentlig føre til en delvis 'tilbagetrækning' af de ændringer i hjernen, der opstod efter amputationen. Eksempelvis vil det for en armamputeret betyde, at de hjerneområder, der før havde 'indtaget' hjerneområdet for armen, vil trække sig tilbage.

Augmented Reality – en ny behandlingsform?

På Center for Neuroplasticitet og Smerte (CNAP) på Aalborg Universitet er spejlterapien blevet videreudviklet til en augmented reality-brille til brug i en avanceret form for spejlterapi. Vi afprøvede augmented reality-behandlingen på syv amputerede for at se, hvad effekterne var.

Det er dog værd at understrege, at vi er tidligt i processen, og at de resultater, jeg omtaler nedenfor, er fra et indledende studie på syv personer, og at resultaterne endnu ikke er fagfælle-bedømt.

Augmented reality er en teknologi, hvor der tilføjes ekstra synsindtryk, der bliver lagt ind over vores normale syn. Det vil sige, at man kan se alt omkring sig som normalt, men at et virtuelt lag tilføjes synsfeltet.

Ved at indsætte en virtuel arm på det sted, hvor den amputerede arm befandt sig, fungerer den udviklede brille som en avanceret version af spejlterapien.

Foruden augmented reality benytter det udviklede system også muskelsensorer, der opfanger muskelspændinger i de tilbageværende muskler i den resterende del af armen.

Signalerne herfra bruges til at kontrollere den virtuelle arm, så brugeren kan spænde en muskel og derved få hånden til for eksempel at lukke sig. En demonstration af, hvordan systemet kan bruges, er vist nedenfor.

Spil augmented reality-spil og generobr din arm

For at tilskynde, at brugerne øver med den virtuelle arm, indeholder vores system tre forskellige spil, hvori armen skal kontrolleres med stor nøjagtighed for at forhøje fornemmelsen og indlevelsen af den.

Efter to ugers forsøgsperiode så vi en signifikant smertereduktion på mellem 32 procent og 52 procent som følge af behandlingen med augmented reality-brillen.

Derudover har vores hjerneskanninger vist, at der sker ændringer i et af hjerneområderne, der normalt behandler nervesignaler fra armen. Resultaterne tyder altså på, at der ved denne metode, sker en 'tilbageerobring' af armområdet i hjernen. En visualisering af de hjerneændringerne kan ses i figur 2.

Yderligere resultater har vist, at der er sammenhæng mellem intensiteten af smerte og følelsen af en forkortet fantomarm.

Derudover lader der til at være sammenhæng mellem smerteintensiteten, og i hvor høj grad den virtuelle arm opleves som virkelig.

Ændringerne, vi har observeret i de syv patienter, viser, at der er god grund til at fortsætte forskningen i augmented reality som en mulig behandlingsmetode. Specielt er det interessant, at vi har kunnet vise forandringer i hjernen, da det er første gang, det er påvist i denne type behandling.

Det skal dog understreges, at det positive resultat, vi har opnået, kun kan påvises endeligt med en større gruppe af testpersoner end vores syv.

Fremtiden for fantomsmertebehandling?

Der findes ingen effektive metoder til behandling af fantomsmerter endnu. Derimod er der mange foreslåede behandlinger, herunder spejlterapi og den omtalte augmented reality-behandling.

Ofte skal behandlingsformerne bruges løbende, da smertereduktion normalt ikke er permanent.

Eftersom min forskning begrænsede sig til syv forsøgspersoner, kræves der mere forskning, før der kan drages endelige konklusioner om effekten af behandlingen.

Fordelen ved den nye behandlingsform er, at den er baseret på augmented reality frem for spejle. Det er en fordel, da den virtuelle arm kan styres uafhængigt af den intakte arm og direkte fra den resterende del af armen.

Derfor kan man forvente, at effekten af terapien er større, som forsøget her også har indikeret.

Derudover er det sandsynligt, at man i en ikke så fjern fremtid kan udvikle diskrete augmented reality-briller, hvorigennem amputerede konstant kan se og kontrollere en virtuel arm.

Dermed kan de få fornemmelsen af, at armen hele tiden er der, hvor den oprindeligt var.

Forhåbentligt kan det modvirke, at de nærtliggende hjerneområder 'indtager' armområdet og medføre en vedvarende smertereduktion.

LÆS OGSÅ: Fantomsmerter: Dennis' følende protese var kun begyndelsen

LÆS OGSÅ: Kroniske smerter bliver til at holde ud med mindfulness