Комплексная оценка психологического и психофизиологического состояния комбатантов при экспозиционной терапии посттравматического стрессового расстройства с помощью виртуальной реальности

Введение

Одним из перспективных направлений в реабилитационной медицине является экспозиционная терапия с использованием виртуальной реальности (ЭТВР). Это метод применяется в комплексной реабилитации лиц с психическими нарушениями, в частности для лечения посттравматического стрессового расстройства (ПТСР) [1]. В условиях увеличивающегося числа локальных военных конфликтов возрастает актуальность применения ЭТВР для диагностики и лечения ПТСР у участников боевых действий — комбатантов [2]. Симуляция в виртуальной реальности (ВР) значимых событий, ставших причиной боевой психической травмы, позволяет добиться высокого уровня мотивации и вовлеченности пациента в процесс реабилитации. Это способствует успешной десенсибилизации, в том числе в сложных случаях, когда не удалось добиться улучшения с помощью предыдущей терапии [3].

В то же время демонстрируемый в виртуальной среде контент может спровоцировать ухудшение эмоционального и психофизиологического состояния. В связи с этим одной из ключевых задач при использовании ВР-технологий является необходимость непрерывного мониторинга показателей функционального состояния пациента [4, 5].

В качестве инструмента оценки динамики вегетативной регуляции в режиме реального времени все чаще используют вариабельность сердечного ритма (ВСР). Исследования С.А. Полевой с соавт. [6] доказали достоверность и эффективность разработанного ими метода событийно-связанной телеметрии ритма сердца — информационно-телекоммуникационной технологии для дистанционного мониторинга стрессогенных ситуаций в контексте естественной деятельности. Момент наступления острого стресса автоматически определяется по падению общей мощности спектра ВСР (ТР) при резком возрастании индекса симпатовагусного баланса (LF/HF) [7]. Обоснование этой зависимости строится на трехкомпонентной теории нейрохимических механизмов стресса, сформулированной С.Б. Париным [8].

Технология непрерывной регистрации ВСР, представляющая собой оперативный сбор и анализ данных [9], позволяет своевременно обнаружить условия, требующие незамедлительного вмешательства. Данные ВСР, отражающие состояние вегетативной нервной системы, дают возможность оценить адаптационные ресурсы организма и выявить риск формирования и развития хронических заболеваний [10].

Комплексный анализ регистрируемых показателей (в частности, спектральных и статистических показателей ВСР) в режиме реального времени способствует выявлению специфичных ранних биомаркеров экстремальных состояний, что в свою очередь обеспечивает контролируемое предъявление информационных стимулов во время ЭТВР. Объективное измерение степени «погружения» посредством мониторинга функционального состояния является ключом к установлению индивидуального окна толерантности пациента. Регистрируемые параметры ритма сердца позволяют оператору своевременно предоставить пациенту обратную связь об уровне напряжения его регуляторных систем. Благодаря этой информации пациент может временно снизить напряжение, переключившись на физическую или иную активность [11]. Автоматизированная регулировка интенсивности триггеров с помощью биологической обратной связи оптимизирует терапевтический процесс, повышая эффективность лечения и снижая риск потенциальных нарушений или неадаптивных реакций у данной категории пациентов.

Динамика вегетативной регуляции при проведении ЭТВР может оцениваться как в ходе конкретного сеанса, так и на протяжении всей программы реабилитации (на разных ее этапах) пациентов с ПТСР. Очевидно, что детальный анализ особенностей реагирования пациентов на ВР-сцены, а также более полное представление об изменениях их состояния позволят создать персонализированные программы реабилитации.

Цель исследования — разработка реабилитационной технологии, позволяющей осуществлять контроль психофизиологических маркеров стресса в процессе экспозиционной терапии посттравматического стрессового расстройства у комбатантов с помощью виртуальной реальности.

Материалы и методы

Выборка. В исследовании приняли участие 69 мужчин: 31 комбатант (средний возраст — 35,61±9,13 года) и 38 здоровых испытуемых (средний возраст — 24,68±5,71 года), не участвовавших в боевых действиях, — группа контроля.

Исследование одобрено Этическим комитетом При­волжского исследовательского медицинского университета и проведено в соответствии с Хель­синк­ской декларацией (2013). Все участники подписали информированное согласие на проведение данного исследования.

Комбатанты самостоятельно заполняли опросник, включающий в себя социодемографические характеристики (пол, возраст, образование, семейное положение и др.) и информацию о боевом опыте.

Диагностику ПТСР проводили с использованием Структурированного клинического диагностического интервью (СКИД) и Миссисипской шкалы для определения степени выраженности адаптационных нарушений в связи с посттравматическим стрессом, полученным в результате участия в боевых действиях.

Диагностику депрессии осуществляли с помощью шкалы депрессии Бека; суицидальный риск оценивали по опроснику суицидального поведения (SBQ).

У 10 комбатантов диагностирован ПТСР по СКИД; общий балл по Миссисипскому опроснику в этой группе составил более 112, что подтверждает наличие у обследованных выраженных адаптационных нарушений в связи с боевым ПТСР. У 8 комбатантов с ПТСР была диагностирована депрессия (балл по шкале Бека ≥10), у 3 человек — высокий риск суицидального поведения.

Программно-аппаратный комплекс. В разработанный прототип программно-аппаратного комплекса (ПАК) входил ВР-шлем HTC Vive Focus 3 (HTC Corporation, Тайвань), беспроводной датчик для непрерывной регистрации ВСР Callibri (ООО «Нейротех», Россия), портативный персональный компьютер (основные характеристики: Core i7 12700H, 16Gb, NVIDIA GeForce RTX3070Ti 8Gb). Стимульный материал включал ряд виртуальных сцен, разработанных на основе игрового движка Unreal Engine 5: три боевые сцены и одну небоевую. С помощью оригинального программного обеспечения стимульный материал демонстрировали на экране компьютера и параллельно транслировали в ВР-шлем. Программное обеспечение также поддерживало сбор данных ВСР с датчика Callibri и их вывод на экран оператора в реальном времени в виде графиков показателей ВСР: частоты сердечных сокращений и динамического индекса напряжения кардиоваскулярной системы [12]. Эти графики использовали для контроля уровня стресса испытуемого и корректировки параметров транслируемого стимульного материала.

Методики. Для оценки динамики вегетативной регуляции в процессе всего сеанса непрерывно регистрировали показатели ВСР [9]. Перед началом исследования фиксировали функциональное состояние в покое в положении лежа в течение 5 мин [13]. Затем проводили ортостатическую пробу [14]. После этого испытуемого обучали диафрагмальному дыханию и проводили дыхательную пробу в течение 2 мин [15]. Участников исследования инструктировали о применении в виртуальной среде данного типа дыхания в случае возникновения субъективных стрессовых ощущений. На испытуемого надевали ВР-шлем, в котором происходила последовательная демонстрация трех сцен с боевыми действиями, чередовавшихся с небоевой (условно «релаксационной») сценой.

Результаты и обсуждение

Для анализа реакции комбатантов на ВР-сцены из показателей ВСР использованы функциональный резерв (ФР) и степень напряжения (СН) регуляторных систем; для оценки функционального состояния — фазовая плоскость с координатами ФР и СН.

В соответствии с классификацией Р.М. Баевского [10] выделяют четыре класса состояний: физиологическая норма, донозологические состояния, преморбидные состояния и патологические состояния (рис. 1).

Рис. 1. Схема Р.М. Баевского [1]: пространство функциональных состояний в координатах функционального резерва и степени напряжения регуляторных систем (фазовая плоскость с координатами функционального резерва и степени напряжения и четырьмя классами состояний)

У комбатантов с установленным на момент исследования диагнозом ПТСР динамика ВСР свидетельствовала о выраженном напряжении регуляторных систем и значительном снижении ФР: такое состояние оценивается как донозологическое либо преморбидное.

По результатам нашей оценки вегетативной регуляции динамика функционального состояния у комбатантов, в отличие от контрольной группы, может быть условно разделена на три типа.

К первому типу относили комбатантов, чье функциональное состояние ухудшалось при просмотре сцен с боевыми действиями. У представителей данной группы отмечена отчетливая дифференциация СН между боевыми и небоевой сценами: в первом случае показатель увеличивался (ухудшение функционального состояния), во втором — уменьшался (улучшение функционального состояния). В ряде случаев реакция ухудшения возникала во время демонстрации небоевой сцены, что может объясняться отсроченным проявлением, связанным с влиянием предыдущего сценария, содержащего боевые действия. Условное обозначение данной группы — реакция «тревожного типа» (рис. 2).

Рис. 2. Динамика функционального состояния и физиологических резервов во время просмотра ВР-контента типичного представителя группы «тревожного типа» (ID пациента 27) Цифры около каждой точки соответствуют ее координатам. ФН — физиологическая норма, ДС — донозологические сосстояния, ПС — преморбидные состояния, ПатС — патологические состояния

Второй тип реагирования характеризовался отсутствием изменений и отчетливой дифференциации функционального состояния при просмотре в ВР как боевых сцен, так и небоевой. Условное обозначение данной группы — реакция «нейтрального типа» (рис. 3).

Рис. 3. Динамика функционального состояния и физиологических резервов во время просмотра ВР-контента типичного представителя группы «нейтрального типа» (ID пациента 31) ФН — физиологическая норма, ДС — донозологические состояния, ПС — преморбидные состояния, ПатС — патологические состояния

К третьему типу относили комбатантов, у которых в функциональном состоянии отмечено улучшение во время просмотра боевых сцен и ухудшение — во время просмотра небоевой сцены. Условное обозначение данной группы — реакция «инверсного типа» (рис. 4).

Рис. 4. Динамика функционального состояния и физиологических резервов во время просмотра ВР-контента типичного представителя группы «инверсного типа» (ID пациента 18) ФН — физиологическая норма, ДС — донозологические состояния, ПС — преморбидные состояния, ПатС — патологические состояния

Выделение нескольких типов реакции («тревожного», «нейтрального» и «инверсного») у комбатантов на предъявляемый контент не явилось неожиданным и соответствует установленным закономерностям кластеризации как физиологических [16], так и психофизиологических [17] моделей (вариантов) реагирования на стандартизированные условия стимуляции. Это может быть обусловлено онтогенетическими факторами [18] и индивидуальными особенностями пациента, профессиональным и жизненным опытом [19, 20], в том числе — боевым [21], а также выраженностью симптомов ПТСР [22, 23].

В математической модели функциональных состояний используются показатели степени напряженности регуляторных систем и их функционального резерва, рассчитываемые по данным анализа ВСР. Разработанная Р.М. Баевским и соавт. [10] методика оценки адаптационных рисков представляет собой эффективный инструмент для проведения анализа до и после периодов реабилитации. Однако для мониторинга динамичных физиологических параметров предпочтительнее методы, способные работать в условиях нестационарности (например, в амбулаторных), что позволяет эффективнее оценивать происходящие изменения в состоянии пациента, особенно в контексте стрессовых воздействий.

Расчетный индекс Card Stress (CS), разработанный С.В. Божокиным [12], показывает изменение ВСР во время нагрузки по сравнению со значениями в покое, позволяя классифицировать функциональные состояния по степени напряжения регуляторных систем. Преимущества этого индекса перед другими методиками обработки вариационной пульсограммы обусловлены повышенной устойчивостью к резким изменениям длительности кардиоинтервалов в условиях воздействия различных психофизиологических контекстов.

Использование CS-индекса позволяет в режиме реального времени мониторировать динамику уровня толерантности к стрессовой нагрузке в нестационарных условиях (рис. 5). Согласно исследованию [12], пороговыми величинами для дифференциации уровней устойчивости к стрессорам являются следующие: высокая толерантность — до 12, средняя — 12–40, низкая — более 40.

Рис. 5. Вид экспериментальной кривой, отражающей динамику CS-индекса при нагрузке (регистрация с датчика Callibri)

В целях упрощения визуальной интерпретации в данном исследовании CS-индекс сглаживался методом скользящего среднего (ширина окна — 20 с, шаг — 1 с).

По результатам анализа CS-индекса установлены различные уровни толерантности к стрессовой нагрузке у комбатантов. Отсутствие превышения порога (CS<12) указывает на низкую степень напряжения регуляторных систем (рис. 6). При повышении порогового значения (CS>12) наблюдается умеренная или высокая степень толерантности к стрессорам (рис. 7).

Рис. 6. Отсутствие стрессовой реакции (ID пациента 31) НС — небоевая сцена; БС — боевая сцена

Рис. 7. Отсроченная во времени реакция (проявляется после окончания боевых сценариев в период предъявления небоевого сценария) (ID пациента 30) НС — небоевая сцена; БС — боевая сцена

Более глубокий анализ выявленных режимов реагирования и механизмов их обеспечения является предметом наших продолжающихся исследований. Тем не менее можно констатировать, что боевые сцены провоцируют у комбатантов стрессовые реакции различной степени. Это обусловлено их индивидуальным опытом, давностью психотравмы, адаптивностью регуляторных систем и другими факторами. Мы полагаем, что CS-индекс в будущем позволит определять, какие из предъявляемых при ЭТВР боевых сцен являются «триггерными» для формирования острой стрессовой реакции каждого конкретного комбатанта.

Ограничения исследования. Ограничения настоящего исследования обусловлены его новизной: измерения проводились у участников боевых действий с использованием ВР, в которой демонстрировался оригинальный контент с боевыми сценами.

Использованные нами методы оценки динамики вегетативной регуляции ранее были апробированы только на выборках здоровых людей: показатели Баевского (ФР и СН) — на космонавтах, с последующей адаптацией на больших выборках других исследуемых контингентов [14]; CS-индекс Божокина — на здоровых добровольцах, в том числе на операторах и спортсменах [12]. Тот факт, что данные методы изначально не были предназначены для оценки функционального состояния и стрессовых реакций у комбатантов, диктует необходимость создания четкого протокола измерений и аргументированной интерпретации данных, а также обязательного увеличения выборки как целевой группы (комбатанты), так и группы контроля с соблюдением критериев включения и исключения из исследования.

Мы протестировали возможность использования показателей ФР и СН для оценки индивидуального типа вегетативной регуляции пациента и состояния его регуляторных систем на момент входа в исследование. CS-индекс применяли для онлайн-оценки динамики функционального состояния в процессе ВР-стимуляции с целью своевременного выявления стрессовых эпизодов. Следует отметить, что показатели ФР и СН могут не коррелировать с ответом на триггерное событие, определяемое с помощью CS-индекса. Это также требует дополнительных исследований.

Разнообразие индивидуальных реакций обусловлено личным опытом (как в боевой, так и в гражданской жизни) и индивидуальными психофизиологическими особенностями человека. Исходя из этого, требует уточнения термин «триггерное событие», под которым мы понимаем отрезок ВР-контента, вызывающий у комбатанта стрессовую реакцию. Запуску энграммы, связанной с травмирующим событием, может способствовать как боевая, так и небоевая сцена, ассоциирующаяся, например, с ненадежностью укрытия конкретного типа или с субъективным восприятием обманчивости тишины. Кроме того, типы реакции у отдельных пациентов нередко проявляются нестабильно. Данный факт в конечном итоге может привести к корректировке нашей предварительной классификации типов реагирования.

Планируется построение терапевтической модели с протоколом применения ЭТВР в виде курса из 10 сеансов. Мы полагаем, что это внесет дополнительные корректировки в анализ данных и значительно улучшит понимание механизмов формирования ПТСР у участников военных конфликтов.

Заключение

Разрабатываемый программно-аппаратный комплекс является оригинальной отечественной технологией, сочетающей в себе возможность одновременного применения экспозиционной терапии и виртуальной реальности в реабилитации комбатантов с посттравматическим стрессовым расстройством. Предлагаемая методология позволяет осуществлять непрерывный мониторинг психофизио­логических параметров в ходе конкретного сеанса и анализировать их динамику на протяжении всего курса терапии.

Использование нескольких маркеров стресса дает возможность классифицировать комбатантов по адаптивному потенциалу в начале и в конце курса экспозиционной терапии с использованием виртуальной реальности (подход Баевского); использовать онлайн-контроль функционального состояния пациента в виртуальной среде и создавать условия для контролируемых информационных воздействий (CS-индекс Божокина).

В результате данного исследования выявлено три основных варианта реагирования: «тревожный», «нейтральный» и «инверсный». В перспективе это позволит с помощью программно-аппаратного комплекса подбирать для каждого типа реакции персонализированную программу реабилитационных мероприятий. Включение в программно-аппаратный комплекс биологической обратной связи по вариабельности сердечного ритма будет способствовать выработке и закреплению у пациента навыка самостоятельной коррекции своего состояния с ориентацией на динамику регистрируемых индивидуальных показателей.

Финансирование. Работа выполнена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет-2030».

Конфликт интересов отсутствует.