Kann Virtual Reality die Opioid-Epidemie heilen?

Nicht jede Form der Schmerzlinderung kommt aus der Flasche.

Obwohl Virtual Reality (VR) oft mit der nächsten Generation von Spielen und Filmen in Verbindung gebracht wird, wird sie im Bereich der Schmerztherapie und im Kampf gegen die weit verbreitete Opioidabhängigkeit einen großen Einfluss haben.

Ärzte verschreiben häufig Opioide als Schmerzmittel. Übliche Opioide sind Morphin, Codein, Fentanyl und Oxycontin sowie die illegale Droge Heroin. Sie machen stark süchtig, und ihr zunehmender Konsum und Missbrauch in den letzten Jahren hat viele dazu veranlasst, eine „Opioid-Epidemie“ auszurufen. Tatsächlich hat die Opioidkrise Einzelpersonen, Familien und Gemeinschaften einen verheerenden Tribut zugefügt. Nach Angaben der Centers for Disease Control and Prevention (CDC) sterben jeden Tag durchschnittlich 115 Amerikaner an einer Opioid-Überdosis (etwa 42.000 Menschen pro Jahr), und diese Zahl steigt weiter.

Die medizinische Gemeinschaft muss proaktiv nach Wegen suchen, das Problem an seiner Quelle anzugehen, indem sie alternative Wege zur Schmerzbehandlung entwickelt.

Viele der vorgeschlagenen Lösungen für die Opioid-Epidemie sind reaktiv – sie reagieren auf das Problem durch eine Reihe von Interventionen, wie z. B. größeres Engagement der Gemeinschaft und wirksamere Suchtbehandlungen. Während diese Strategien unbestreitbar wertvoll und dringend erforderlich sind, muss die medizinische Gemeinschaft auch nach proaktiven Wegen suchen, um das Problem an seiner Quelle anzugehen, indem alternative Wege zur Schmerzbehandlung entwickelt werden.

Dieser Artikel untersucht die Virtual-Reality-Therapie als eine wichtige neue Form der Schmerzbehandlung. Obwohl die virtuelle Realität noch in den Kinderschuhen steckt, hat sie das Potenzial, konventionelle Formen der Schmerzlinderung wie Opioide zu ergänzen – oder vielleicht zu ersetzen. Die VR-Therapie ermöglicht es den Patienten nicht nur, die suchterzeugenden und möglicherweise tödlichen Nebenwirkungen von Opioiden zu vermeiden, sondern kann sich sogar als wirksamere Behandlungsoption bei akuten und chronischen Schmerzen erweisen.

VR-Therapie in Theorie und Praxis

Die Idee der Virtual-Reality-Therapie geht mindestens auf das Jahr 1993 zurück, als Albert „Skip“ Rizzo, Direktor für medizinische virtuelle Realität am Institute for Creative Technologies der University of Southern California, VR als Behandlung für posttraumatische Belastungsstörungen (PTBS) vorschlug. 1996 entwickelten David Patterson und Hunter Hoffman, Forscher am Human Interface Technology Lab der University of Washington, eine Methode zur Verwendung immersiver virtueller Umgebungen zur Bekämpfung von Fällen extremer Schmerzen.

Da Headsets sowohl fortschrittlicher als auch erschwinglicher werden, werden Ärzte besser in der Lage sein, ihre VR-Ideen in großem Umfang in die Praxis umzusetzen.

Obwohl die 1990er Jahre eine Zeit der Kreativität und des Fortschritts für die theoretischen Grundlagen der VR-Therapie waren, war die VR-Technologie noch nicht so weit fortgeschritten, dass Forscher Ideen in die Praxis umsetzen konnten. Wie ein Artikel in Scientific American aus dem Jahr 2014 hervorhebt, war und ist „ein Mangel an praktischer Hardware“ ein besonders großes Hindernis für die Skalierung von Virtual-Reality-Lösungen in der Medizin. Unternehmen wie Facebook und HTC sind jedoch bereit, dies zu ändern, da sie zig Milliarden Dollar in die Kommerzialisierung der virtuellen Realität und ihrer jeweiligen VR-Headsets Oculus Rift und Vive stecken. Da Headsets sowohl fortschrittlicher als auch erschwinglicher werden, werden Ärzte besser in der Lage sein, ihre VR-Ideen in großem Umfang in die Praxis umzusetzen.

Studien haben gezeigt, dass VR-Therapie funktioniert

In den letzten 20 Jahren haben zahlreiche Studien gezeigt, dass Virtual-Reality-Anwendungen als effektive analgetische Werkzeuge dienen können.

Hoffman und Patterson führten beispielsweise im Jahr 2000 eine Studie durch, in der sie die Auswirkungen maßen, die VR auf Verbrennungspatienten haben könnte, während sie sich einer Behandlung unterziehen. Sie stützten ihr Experiment auf die Tatsache, dass für diese Patienten aufgrund der extremen Schmerzen eines Patienten während der Behandlung „Opioid-Analgetika allein oft unzureichend sind“. Opioide, argumentierten Hoffman und Patterson, müssen in solchen Fällen von akuten Schmerzen ergänzt werden. In jedem Versuch – einem mit einem 16-jährigen Mann mit einer „tiefen Verbrennung am rechten Bein“ und einem anderen mit einem 17-jährigen Mann, dessen Körper zu einem Drittel mit tiefen Verbrennungen bedeckt war – wurde die virtuelle Realität dramatisch reduziert die erlebten Schmerzen und das Angstniveau während der Behandlung.

Mehrere nachfolgende Studien haben diesen Ergebnissen weitere Glaubwürdigkeit verliehen. In einer solchen Studie testete Patterson den Einsatz von VR in der Hypnose an 13 verschiedenen Patienten. Die Ergebnisse zeigten, dass die VR-Therapie in Kombination mit Audiohypnose die Schmerzen um 22 Prozent mehr reduzierte als nur eine Behandlungsform allein.

In einer kürzlich durchgeführten systematischen Überprüfung früherer Studien, die die Wirksamkeit von VR bei der Schmerzbehandlung von Brandopfern untersuchten, fanden Forscher heraus, dass die VR-Therapie in acht von neun Fällen eine positive Wirkung hatte.

Während der Erfolg früherer Studien die Wirksamkeit der VR-Therapie als vollwertigen Ersatz für Opioide nicht endgültig belegt, scheint es klar, dass VR als vielversprechende Ergänzung angesehen werden sollte.

Wie Hoffman und Patterson im Jahr 2000 feststellten, sind herkömmliche Medikamente für Menschen mit extremen Schmerzen oft unzureichend. Opioide führen allzu oft zu Sucht und Missbrauch. Während der Erfolg früherer Studien die Wirksamkeit der VR-Therapie als vollwertigen Ersatz für Opioide nicht endgültig belegt, scheint es klar, dass VR als vielversprechende Ergänzung angesehen werden sollte. Und angesichts der Schwere der Opioid-Epidemie muss die medizinische Gemeinschaft weiter untersuchen, ob die VR-Therapie eines Tages als brauchbarer Ersatz dienen kann.

SnowWorld: Akute Schmerzen durch Ablenkung behandeln

Wie sieht eine VR-Therapie aus?

Obwohl die Technologie ihre Ideen 1996 noch nicht vollständig eingeholt hatte, setzten Patterson und Hoffman im Jahr 2000 mit der Entwicklung der Anwendung SnowWorld die Theorie in die Praxis um. Wie Hoffman sagt, ist ein Teil der Erfahrungen von Patienten mit extremen Verbrennungsschmerzen während der Behandlung psychologisch und stammt von dem Gefühl, ein Trauma wiederzuerleben. SnowWorld wurde entwickelt, um Brandopfer in eine Umgebung einzutauchen, die Feuer, Hitze und die Erfahrung, sich zu verbrennen, ausdrücklich kontrastiert. Durch die Ablenkung von Patienten durch die virtuelle Welt, so Hoffman, können VR-Anwendungen wie SnowWorld Schmerzen erheblich reduzieren.

Wenn Verbrennungspatienten SnowWorld nutzen, sehen sie eine 360-Grad-Ansicht einer Landschaft, die vollständig mit Schnee, Eis und Wasser bedeckt ist. Sie schweben eine Schlucht hinunter und schießen Schneebälle auf Pinguine und Schneemänner, die auf schneebedeckten Bergrücken sitzen. Im Hintergrund läuft Paul Simons Song „You Can Call Me Al“. Von allen Seiten umgeben von Bildern, die Coolness suggerieren, lenken die Benutzer ihre Gedanken von ihren Verbrennungen ab und erfahren laut Hoffman während der Behandlung bis zu 50 Prozent weniger Schmerzen als sonst.

„Wenn ein Patient einen schmerzhaften Eingriff durchmacht und sich in der virtuellen Welt – SnowWorld – wiederfindet, gibt es einfach weniger Aufmerksamkeit, um sich auf seine Schmerzen zu konzentrieren.“

„Die Logik hinter der VR-Analgesie ist, dass Schmerz Aufmerksamkeit erfordert“, sagte Hoffman auf dem World VR Forum 2017. Die VR-Therapie, so Hoffman und Patterson, ähnelt im Prinzip dem Mechanismus, der erklärt, warum Patienten unter dem Einfluss einer Anästhesie wenig Schmerz empfinden (oder sich zumindest daran erinnern). Wie Patterson sagt: „Wenn ein Patient einen schmerzhaften Eingriff durchmacht und sich in der virtuellen Welt – SnowWorld – wiederfindet, gibt es einfach weniger Aufmerksamkeit, um sich auf seine Schmerzen zu konzentrieren.“

SnowWorld hat Hunderten von Patienten mit Verbrennungen als willkommener Zufluchtsort gedient. Einer dieser Patienten, Edgar Hernandez – ein 16-Jähriger, der 2010 von Al Jazeera porträtiert wurde und an 80 Prozent seines Körpers Verbrennungen hat – sagt, dass SnowWorld ihn von den Schmerzen ablenkt, die er während der Physiotherapie verspürt.

„Ich fühle weniger Schmerzen, wenn ich das Spiel spiele, weniger Schmerzen als zuvor“, sagt Hernandez. „Ich fühle mich wie an einem Ort, an dem Schnee liegt, in einer anderen Welt.“

SnowWorld hatte einen ähnlichen Einfluss auf First Lieutenant Samuel Brown, der nach dem Angriff auf seinen Humvee in Afghanistan erhebliche Verbrennungen davontrug. In einem Profil von ScienCentral News aus dem Jahr 2008 sagte Brown, dass SnowWorld ihn von seinen Verletzungen ablenke. „Ich habe einige Zeit damit verbracht, in Colorado Ski zu fahren, und … [SnowWorld] bringt einige dieser Erinnerungen zurück“, sagte Brown.

Browns Ärzte haben durch die Verwendung von SnowWorld auch spürbare Verbesserungen bei seiner Rehabilitation festgestellt. „Was wir sahen, war eine deutliche Verbesserung des Bewegungsbereichs, den wir erreichen konnten, und vor allem ein höheres Maß an Komfort“, sagte Dr. Christopher Maani, Anästhesist am US Army Institute of Surgical Research.

SnowWorld hat sich auf Hunderte positiv ausgewirkt, ist aber landesweit noch nicht weit verbreitet. Die Kosten stellten ein Hindernis dar, da das ursprüngliche Computersystem und das angepasste VR-Headset, das SnowWorld antreibt, einen Preis von 90.000 US-Dollar haben, wie in einem kürzlich von Quartz veröffentlichten Artikel beschrieben (heute kostet ein Oculus Rift-Headset etwa 400 US-Dollar, aber ein solches Headset ist möglicherweise nicht verwendbar). während der Physiotherapie eines Patienten mit Verbrennungen, bei der Wasser verwendet wird und daher von Hoffman und Patterson die Entwicklung eines maßgeschneiderten, wasserbeständigen Systems erforderlich war).

Für Hoffman ist die Skalierung von SnowWorld eines seiner wichtigsten Ziele. „Was ich mir für den Rest meines Lebens vorgenommen habe, ist [SnowWorld] von einem Forschungsinstrument in die klinische Praxis zu überführen, wo es nur als Standardversorgung verwendet wird“, sagte Hoffman in der Al Jazeera -Geschichte.

Mit der zunehmenden Kosteneffizienz der VR-Technologie könnte Hoffmans Ziel in greifbare Nähe gerückt sein.

Cool!: VR-Therapie für chronische Schmerzen

In den letzten zwei Jahrzehnten wurden umfangreiche Forschungsarbeiten durchgeführt, um die Wirksamkeit von VR-Anwendungen wie SnowWorld bei der Behandlung akuter Schmerzen zu beweisen. Relativ wenig Forschung hat jedoch untersucht, ob solche Anwendungen eine ähnliche Wirkung auf chronische Schmerzen haben könnten, von denen über 100 Millionen Amerikaner betroffen sind und die den Großteil des verschreibungspflichtigen Opioidkonsums bestimmen.

„VR-Spiele werden dieses Paradigma auf den Kopf stellen und die Kraft des Spielens entfesseln, um uns gesünder zu machen.“

Howard Rose, CEO des VR-Unternehmens Firsthand Technology, und Dr. Ted Jones, klinischer Schmerzpsychologe am Behavioral Medicine Institute, haben erste Schritte in diesem Bereich unternommen. Rose gründete Firsthand und startete später DeepStream VR, ein Unternehmen, das sich der Entwicklung von VR-Anwendungen für das Gesundheitswesen widmet, nachdem sie mit Hunter Hoffman und David Patterson im Human Interface Technology Lab zusammengearbeitet hatte. Um das Problem der chronischen Schmerzen anzugehen, hat Firsthand die Anwendung Cool! entwickelt, ein Spiel, das in vielerlei Hinsicht SnowWorld ähnelt. Patienten, die Cool! Gehen Sie durch eine Reihe von Umgebungen in der natürlichen Welt, von einem Wald bis zu einer verschneiten Schlucht, und schießen Sie unterwegs Blasen auf verschiedene Kreaturen.

Wie er 2014 in einem Vortrag für TEDMED angedeutet hat, glaubt Rose, dass VR-Anwendungen es dem Gesundheitswesen und der Heilung ermöglichen werden, sich hin zu einem stärker patientenzentrierten Modell zu bewegen.

„Das arztzentrierte Paradigma der Gesundheitsversorgung nutzt unsere angeborene menschliche Kraft zu wenig aus, um uns selbst zu erholen oder Krankheiten überhaupt erst zu verhindern“, sagte Rose. „VR-Spiele werden dieses Paradigma auf den Kopf stellen und die Kraft des Spielens entfesseln, um uns gesünder zu machen.“

In einem kürzlich geführten Interview sagte Rose, er glaube, dass herkömmliche Schmerzmittel in vielerlei Hinsicht „nicht so gut abschneiden, wie wir es uns wünschen“. In Bezug auf die Beziehung zwischen Opioiden und VR sagt Rose, dass VR als sinnvolle Ergänzung zu herkömmlichen Medikamenten fungieren kann. Jones geht jedoch noch einen Schritt weiter und sagt, dass VR in einigen Fällen tatsächlich herkömmliche Schmerzmittel ersetzen kann. „Manchmal werden Pillen benötigt, aber manchmal braucht man wirklich andere Alternativen. Menschen können viel mehr Schmerzen ertragen, wenn sie abgelenkt sind“, sagt Jones.

Erste Studien haben die Behauptung von Jones unterstützt. Eine Studie aus dem Jahr 2016, die die Wirkung von Cool! auf chronische Schmerzen untersuchte und in einem kürzlich erschienenen Artikel von Toptal Insights diskutiert wurde, ergab, dass die Anwendung die Schmerzen um 60 Prozent reduzierte – doppelt so viel wie in einem kürzlich von TNW veröffentlichten Artikel angegeben, über den Morphinkonsumenten im Allgemeinen berichten. Darüber hinaus berichteten 100 Prozent der 30 Studienteilnehmer „von einer Schmerzlinderung … zwischen den Schmerzen vor der Sitzung und den Schmerzen während der Sitzung“.

Big Pharma und VR

Die Opioid-Epidemie richtet weiterhin sowohl finanzielle als auch menschliche Schäden an. Grundsätzlich existiert diese Krise der öffentlichen Gesundheit, weil Opioide die am weitesten verbreitete Form der Schmerzbehandlung sind. Doch mit zunehmender Krise werden Rufe nach alternativen Formen der Schmerztherapie lauter.

Während die pharmazeutischen Unternehmen, die Opioid-Schmerzmittel herstellen, solche Alternativen natürlich als Konkurrenzbedrohung ansehen könnten, sollten sie stattdessen die Initiative ergreifen, um an der Entwicklung dieser neuen Formen der Schmerzbehandlung mitzuwirken und von ihnen zu profitieren.

Große Pharmaunternehmen haben bereits damit begonnen, VR in der medizinischen Forschung einzusetzen. Pfizer beispielsweise nutzt VR, um „den menschlichen Körper auf molekularer Ebene zu visualisieren und virtuell zu erforschen“ und Daten zu analysieren. Novartis nutzt VR in ähnlicher Weise, um das Design und die Entdeckung von Medikamenten zu unterstützen, da Forscher physisch um ein bestimmtes Protein „herumlaufen“ können, um besser zu verstehen, wie es mit einem bestimmten Medikament interagieren könnte.

Solche VR-Anwendungen treiben die Arzneimittelentwicklung und -innovation voran, aber auch Pharmaunternehmen tun gut daran, VR nicht nur als Werkzeug zur Entdeckung neuer Behandlungen, sondern als wichtige neue Behandlung an sich zu betrachten – und darin zu investieren.

Mit Milliarden von Dollar in ihren Forschungs- und Entwicklungsbudgets könnten große Pharmaunternehmen die VR-Therapie zu neuen Höhen führen und eine weit verbreitete klinische Einführung vorantreiben.