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摘要: 慢性疼痛具有发病率高、迁延难愈的特点，不仅严重困扰着患者，其临床治疗亦面临巨大挑战。数字疗法(digital therapeutics, DTx)是一种由软件程序驱动，以循证医学证据为基础的新兴治疗方法，可基于数字化网络为患者提供个体化疾病管理策略，在提高治疗依从性的同时，为临床收集相关数据提供了诸多便利，为慢性疼痛的治疗提供了新思路和发展方向。本文围绕DTx在慢性疼痛诊疗中的应用进展作一综述，以期为临床进行慢性疼痛管理提供借鉴。Abstract: Chronic pain is characterized by a high incidence and persistent, challenging recovery. It not only significantly troubles patients but also poses substantial challenges for clinical treatment. Digital therapeutics (DTx), an emerging evidence-based therapeutic approach by software programs, provides individualized disease management strategies for patients through digital networks. DTx enhances treatment adherence and facilitates data collection, which can be used as a monotherapy or in combination with other therapies. This review aims to summarize the progress of DTx application in the diagnosis and treatment of chronic pain, with the goal of providing valuable insights for the clinical management of chronic pain.
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Keywords:
- digital therapeutics /
- chronic pain /
- virtual reality /
- web-based platform
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慢性疼痛是临床最主要的疼痛类型，具有发病率高、疼痛持久、难以治愈的特点，长期持续性疼痛不仅引起患者躯体不适，对其心理健康也产生不利影响，患者可出现进行性自主神经症状，如紧张、焦虑、精神迟钝、睡眠障碍、无聊、厌食、抑郁等，影响正常工作和生活。与此同时，上述症状亦会加重疼痛，形成互相促进、互为因果的不良关系，增加了临床诊疗的难度[1]。慢性疼痛作为一类异质性较强的疾病，发病机制具有多样性，治疗常基于症状或具体的疾病类型而展开，临床指南推荐个性化、多模式、多学科治疗的策略，包括药物、运动、心理治疗及相关疾病的手术治疗等，但上述治疗方式存在副作用大、治疗效果欠佳、患者依从性差等局限性，亟需探寻新的治疗策略。数字疗法(digital therapeutics, DTx)是近年来兴起的治疗方式，可为患者提供基于循证医学证据的疼痛管理策略，有望改善慢性疼痛治疗现况。本文就DTx在慢性疼痛诊疗中的应用进展展开综述，以期为临床慢性疼痛管理提供新思路。
1. 慢性疼痛概述
疼痛是一种与实际或潜在组织损伤相关的不愉快感觉和情感体验，或与此相似的经历[1]。疼痛可激活神经调控的防御反应，是一种复杂而动态的疾病现象或身体损伤的预警信号。疼痛的感觉与大脑体感皮层第一躯体感觉区及第二躯体感觉区的活动有关，疼痛情感产生与扣带皮层、岛叶和前额叶皮层等区域的活动相关[2]。疼痛引起的情感变化与疼痛持续加重存在关联性，甚至可在人体皮质中产生类似于“基因组”的疼痛记忆[3]。持续性或间断性疼痛时间超过3个月被称为慢性疼痛，其可发生于身体的任何部位，国际疼痛学会(International Association for the Study of Pain, IASP)将慢性疼痛分为原发性疼痛和继发性疼痛，后者主要见于慢性癌症疼痛、慢性神经病理性疼痛、慢性继发性内脏疼痛、慢性创伤后/手术后疼痛、慢性继发性头痛和口腔面部疼痛以及慢性继发肌肉骨骼疼痛[4]。第11版《国际疾病分类》将慢性疼痛分类标注进行补充修订，并制定了分级诊断分类目录[5]。与急性疼痛不同，慢性疼痛给患者带来的身体、精神伤害具有长期性、持续性。英国和加拿大人群中，慢性疼痛发生率为11%，瑞典为40%，美国、新西兰分别为2%~45%和14%~24%；而我国居民中慢性疼痛发生率为20%~45%，疼痛门诊就诊患者中，慢性疼痛患者占比约为30%~40%[6]，提示在全球范围内慢性疼痛均较常见，因此探寻新的慢性疼痛管理策略势在必行。
2. DTx概述
DTx为医疗科技领域的新概念，属于数字健康的分支，其定义为借助于软件程序，为患者提供具有循证医学证据支持的干预疗法，通过预防、管理等方式达到治疗目的。作为一种全新的治疗模式，DTx既可作为独立的治疗手段，也可与药物治疗、非药物治疗(手术、放射或物理治疗)、心理行为治疗等传统治疗方式联合应用，以优化患者管理和慢病控制。DTx的主要特征：高质量软件程序、有循证医学证据、提供干预与治疗[7]。DTx的运行基础是软件和程序，国际医疗器械监管机构论坛(International Medical Device Regulators Forum, IMDRF)将DTx定义为“无需硬件设备的用于一种或多种医疗目的的软件”[7]。
2017年国际数字疗法联盟(Digital Therapeutics Alliance, DTA)成立，其对DTx的概念进行了定义，并提出了行业标准和规范准则，极大程度上促进了DTx的发展。2021年DTx已在全球兴起，足可见其潜在的应用价值和广阔的应用前景。目前美国食品药品监督管理局(Food and Drug Administration, FDA)批准的DTx产品相关随机对照试验(randomized controlled trial, RCT)已在陆续开展中，该类临床试验有助于控制偏倚，可提供高级别循证医学证据，是DTx提供治疗决策的依据和金标准[8]。
3. DTx在慢性疼痛中的应用
鉴于慢性疼痛包含疾病种类较多，发病机制较复杂，临床尚缺乏特效干预手段，主要以对症治疗和控制原发病为主，药物治疗为其主要治疗方式，其中以阿片类药物的应用最为广泛，该类药物虽然镇痛效果明确，但易出现药物耐受、药物依赖且不良反应明显，包括头晕、恶心、呕吐等[9-10]；同时，作为慢性疾病，慢性疼痛的控制是一个长期过程，而长期服药将降低患者依从性。此外，慢性疼痛的诊治疗效取决于患者与医生的密切配合，而非单方面的临床诊疗，多模式相结合的治疗效果更佳。在慢性疼痛管理方面，DTx与传统治疗方式相比具有如下优势：(1)通过远程监控，患者居家即可实现疾病的干预，使治疗更加便捷；(2)可根据患者具体情况制订个体化干预策略，提高了治疗的依从性；(3)通过相应的程序记录患者的临床指标变化并及时向临床反馈，可实现疾病的动态监测和干预策略的及时调整，使治疗更高效；(4)无传统药物治疗副作用。
目前，DTx主要干预手段包括移动医疗应用程序(application program, APP)、虚拟现实技术(virtual reality，VR)、数字诊疗网络平台及其他一些组合式干预手段等(图 1)。由于DTx涵盖领域广泛，DTx的干预手段包括但不限于上述干预手段，还包含未被明确归类的治疗领域。
3.1 移动医疗APP
随着智能手机的研发，手机APP得到了广泛普及、推广和应用，可在多方面影响人们的生活和健康[11]。一项系统性评价针对智能手机(iPhone、Android、Blackberry、诺基亚/Symbian和Windows Mobile)的疼痛相关APP使用情况进行了检索，关键词包括：APP、疼痛教育、疼痛管理及疼痛缓解，发现APP可对疼痛变量进行跟踪和记录[11]。一项针对我国成都市中老年慢性疼痛患者治疗现状和对移动医疗APP使用意愿的问卷调查表明，多数中老年慢性疼痛患者支持使用移动医疗APP进行疼痛管理，为开发针对性慢性疼痛管理APP提供了参考[12]。三星电子公司将老年智能手表应用于疼痛评估，证实通过移动医疗APP改善慢性疼痛具有可行性[13]。有研究证实，将Pain Guard移动程序应用于癌痛患者后，患者的疼痛得到了减轻，药物依从性得到了改善，且不良反应少，患者满意度高[14]。一项纳入15项研究共1962例疼痛患者的系统性评价表明，智能手机APP有益于门诊患者的疼痛管理[11]。APP可实现疼痛相关数据的实时收集，有研究表明，将可穿戴的疼痛监测系统应用于肌纤维痛患者，可实时监控疼痛变化并将数据记录传输至数据库，为医生制订临床决策及患者了解治疗效果提供了有价值的参考信息[15-16]。患者的生活方式对于慢性疾病的预后至关重要，APP可通过为患者提供正确的生活方式指导和建议，有效改变疼痛患者的生活习惯，以达到治疗疼痛的目的，此种缓解疼痛的方式可行性强且无副作用[17]。一项针对慢性腰痛患者的回顾性研究表明，Kaia(一款数字化多学科腰痛康复APP)通过指导锻炼、教育练习等方式有助于减轻腰痛程度[18]。健康教育可辅助患者正确认识自身疼痛，激励其积极参与治疗，而APP在其中亦可起到促进作用。研究表明，合并慢性疼痛的青少年患儿使用疼痛管理健康教育相关智能手机APP后，对其疼痛强度和不同维度生活质量的改善均有积极影响[19]。此外，智能手机APP可提供肌肉放松相关指导建议，有助于慢性腰背痛和颈部疼痛患者松弛肌肉，缓解疼痛[20]。国内研究方面，林海玉等[21]将“互联网+”背景下的“317护”APP应用于癌症患者的健康教育后，患者的服药依从性明显提高，达到了理想的止痛效果和宣教目的，且此种模式有望运用于其他疾病患者的宣教。一项基于移动医疗APP的放松疗法治疗慢性下腰痛患者的研究表明，使用APP放松疗法可减少患者疼痛评分[22]。鉴于DTx可为疼痛医学提供重要数据，目前疼痛管理相关APP正在不断研发和推广中(表 1)[23-24]，其性能有待进一步评价。
表 1 用于慢性疼痛诊疗的APP软件APP软件 干预方式 干预效果 疼痛类型 Kaia Health 人工智能算法指导物理治疗和康复，建立物理疗法 减轻疼痛和压力、提高舒适度 慢性背痛、骨关节痛 Habit Changer 关注疼痛管理认知行为的改变 提供与疼痛、心理、社会体验的任务和日常信息，通过自我监管程序指导个人进行疼痛管理 - Pocket Therapy 提供疼痛相关原因、部位与症状等信息、改善运动范围和肌肉力量练习；减轻疼痛的其他技术(温度控制、服用非甾体抗炎药和按摩) - - Chronic Pain Tracker 重新定义疼痛，包括强度、位置、类型、服用药物和自由注释；疼痛强度分级(0~10分)；提供人体图像可直观绘制疼痛位置 - - My Pain Diary 可输入多个变量：疼痛强度、部位、类型、触发因素、采取的补救措施和注释；疼痛强度为0~10分 - - Iposture 利用智能手机内置传感器从直立位置测量手机的角度，通过姿势改变提醒用户调整生活方式 - - Pain Guard 提供患者管理模块，患者可进行疼痛自测、记录和设置提醒通知；对疼痛进行评分，有专业的疼痛管理团队服务解答患者的疑问 - - -：表示暂无明确的临床研究及效果验证 尽管APP可辅助患者进行疼痛管理，但目前其功能尚未完善。APP可基于智能手机的多媒体功能收集患者提供和自动记录的信息(如药物和疼痛程度)，以提高患者的自我监控意识，有益于患者主观上进行疼痛管理，但上述功能常被分散于不同的APP中，尚无法将提供的信息数据进行智能整合，以提供最佳的疼痛管理策略或建议。
3.2 VR
VR是一种多感官技术，可创造一个完全或部分的仿真场景，涵盖视觉、听觉、嗅觉、味觉和触觉等所有感官体验，通过强互动感和沉浸感转移患者注意力，以达到调节疼痛强度的目的，并可提供正向的心理矫正环境，辅助患者进行情绪管理，减少治疗回避，该技术在临床已应用20余年[25]。VR并非是一种标准的干预措施，Mazurek等[26]依据真实世界将VR分为3类：第一类是将计算机生成的数据合并至真实场景的图像中以增强真实性；第二类是将现实生活中的数据合并至计算机生成的场景中以增强虚拟性；第三类是生成的场景完全由计算机创建。
情感和认知管理在慢性疼痛的治疗中可发挥积极正向的作用。研究表明，自我意识和生活方式的改变(如冥想或瑜伽)有助于减轻疼痛[27]，通过多种途径获得的社会支持(物质和精神上的帮助、支援)可减轻慢性疼痛患者对疼痛的感知[28]。VR与生物反馈相结合，可重塑患者的情感和认知，起到缓解慢性疼痛的作用。此外，VR沉浸式的交互体验可转移患者注意力，亦是VR减轻疼痛的主要机制[29]。
首个用于镇痛的VR技术是Hoffman等[30]研发的SpiderWorld，其可用于烧伤患者急性疼痛的辅助治疗。经过不断功能完善，VR技术已不再局限于急性疼痛患者的治疗，而逐步应用于肌纤维痛、头痛等慢性疼痛患者的镇痛，且表现出极大的潜在应用价值[31]。由Firsthand technology Inc.公司研发的VR程序(如SnowWorld)集成了生物反馈传感器、沉浸式虚拟环境和立体声音，可辅助慢性疼痛患者进行正念减压训练(一种冥想形式)，经验证在减轻感知疼痛方面有效[32]。AppliedVR Inc.主要探索VR程序在术后急性疼痛和慢性疼痛管理中的功效，回顾性研究证实了其应用价值，但确切结论尚需大规模RCT进行验证[33]。国内研究表明，基于VR的疼痛控制管理平台可减轻肝胆外科患者术后疼痛感，并缓解应激反应和改善其睡眠质量[34]。张宁宁等[35]研究显示，将VR技术与音乐疗法相结合用于烧伤患者面部换药时，可有效减轻患者的疼痛程度。随着VR技术的日趋成熟，其有望成为疼痛管理的有效辅助治疗技术，以减少阿片类药物用量，且具有无药物并发症的优势[36]，且使用时仅需VR设备，相对便捷，患者依从性更佳。但该技术亦存在一定局限性，如缺少长期随访、涉及慢性疼痛的种类受限、需特定设备且价格昂贵等[37]。目前，多家数字医疗保健公司正在对VR在疼痛治疗中的作用进行验证(表 2)[30, 38-40]，其商业价值有待进一步考证。
表 2 VR在慢性疼痛治疗中的应用VR 干预方式 干预效果 疼痛类型 SpiderWorld 沉浸式VR，分散注意力(如视频游戏) 疼痛得到缓解 烧伤痛 RelieVRx 基于身临其境的体验管理疼痛，正向引导患者获得理想的临床效果 疼痛评分降低，整体疼痛感减轻 中重度腰痛 BreatheVR 深呼吸技术与专门设计的虚拟场景相结合 4/5受试者表示短期内即可获得明显的疼痛缓解，余受试者表示疼痛缓解不佳 - Flowly 将VR与应用程序相结合，通过生物反馈技术管理疼痛 疼痛评分及剧烈疼痛发生率均降低，阿片类药物用量减少 - Exergame+HoloTour 根据患者需求创建个体化VR锻炼游戏，激励患者定期进行锻炼 - 慢性腰背痛 VR: 同图 1；-: 表示暂无明确的临床研究及效果验证 3.3 数字诊疗网络平台
数字诊疗网络平台的功能与移动医疗APP相似，旨在培养患者的认知行为，以便更好地管理与控制疾病。数字化网络平台Joint Academy是新兴的自主管理网络程序，通过专业的物理治疗师对患者进行相关培训后，患者可根据网络平台提供的个体化建议自行进行功能锻炼、疼痛监测及自我管理，经证实对减轻骨关节炎患者疼痛具有积极作用[41]。iCanCope是数字化疼痛自我管理平台，可提供以用户为中心的疼痛自我管理计划，RCT研究显示，多数参与该研究的幼年特发性关节炎患者对此诊疗平台显示出中高度的依从性，疼痛强度获得具有临床意义的减低[42]。患者自身有相应的网络设备，同时积极使用，是数字诊疗网络平台发挥作用的前提，但该平台仍面临诸多挑战，如临床医生和患者个人隐私问题以及平台是否被平等使用，其临床有效性和安全问题存在一定隐患等。
3.4 其他
数字化非药物干预措施是慢性疼痛患者进行自我管理的重要组成部分，包括冥想、音乐疗法、体育锻炼、正念减压训练等相关方式的软件程序，必要时采取多种干预方式的个性化组合，不仅缓解疼痛效果确切、安全性高，且能减少镇痛药物用量[43-44]。Metcalf等[45]研究显示，基于DTx技术的疗法可提供行为、心理社会、疾病自我管理和基于音乐的干预措施，在动物模型中证实可减轻疼痛模型小鼠的疼痛程度。一项纳入97项RCT研究的荟萃分析评估了音乐在疼痛治疗中的作用，结果显示音乐疗法在减轻疼痛量表评分、疼痛引起的情绪痛苦、麻醉药使用量、阿片类与非阿片类药物用量方面均具有显著意义[46]。基于循证医学证据的数字护理计划可提供物理疗法和正念训练干预，治疗12周后下腰痛患者的Oswestry功能障碍指数、疼痛评分均显著改善[24, 47-48]，为慢性疼痛管理提供了新的选择方案。上述干预模式有望在未来提升疼痛治疗效果、制订疼痛管理策略方面发挥一定作用，但前提是需经过相关临床试验进行有效性验证。
4. 小结与展望
数字化技术为多种疾病的诊疗提供了新视角，作为一种新兴的治疗方式，DTx具有传统治疗方式不具备的独特优势，已在多项研究中应用于慢性疼痛治疗且取得了一定成果。临床医生可基于DTx收集的数据信息，优化疼痛管理策略，提高治疗效果，但该疗法亦面临诸多挑战：(1)DTx的疗效受患者年龄、教育水平及其对该疗法接受度等因素的影响，效果的均一性无法保证[49]；(2)目前尚无充足的证据表明数字化信息干预可改变疼痛相关行为[50]，若以改变疼痛行为习惯为目标，需提升患者对疼痛本身的认知和理解；(3)作为一种数字化产品，长时间不当使用智能手机APP、VR设备可能加重颈部疼痛[51]，故建议在专业人员指导性进行疼痛干预；(4)疗效缺乏高质量临床试验进行多维度验证，且尚缺乏统一、规范的应用指南和监管平台，影响干预措施的有效性和可靠性。相信随着监管措施、临床研究的完善及数字化技术的进步，未来DTx在慢性疼痛的管理中必将发挥更大的作用。
作者贡献：季和宇负责查阅文献，撰写论文；崔旭蕾、黄宇光负责指导、修订论文。利益冲突：所有作者均声明不存在利益冲突 -
表 1 用于慢性疼痛诊疗的APP软件
APP软件 干预方式 干预效果 疼痛类型 Kaia Health 人工智能算法指导物理治疗和康复，建立物理疗法 减轻疼痛和压力、提高舒适度 慢性背痛、骨关节痛 Habit Changer 关注疼痛管理认知行为的改变 提供与疼痛、心理、社会体验的任务和日常信息，通过自我监管程序指导个人进行疼痛管理 - Pocket Therapy 提供疼痛相关原因、部位与症状等信息、改善运动范围和肌肉力量练习；减轻疼痛的其他技术(温度控制、服用非甾体抗炎药和按摩) - - Chronic Pain Tracker 重新定义疼痛，包括强度、位置、类型、服用药物和自由注释；疼痛强度分级(0~10分)；提供人体图像可直观绘制疼痛位置 - - My Pain Diary 可输入多个变量：疼痛强度、部位、类型、触发因素、采取的补救措施和注释；疼痛强度为0~10分 - - Iposture 利用智能手机内置传感器从直立位置测量手机的角度，通过姿势改变提醒用户调整生活方式 - - Pain Guard 提供患者管理模块，患者可进行疼痛自测、记录和设置提醒通知；对疼痛进行评分，有专业的疼痛管理团队服务解答患者的疑问 - - -：表示暂无明确的临床研究及效果验证 
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表 2 VR在慢性疼痛治疗中的应用
VR 干预方式 干预效果 疼痛类型 SpiderWorld 沉浸式VR，分散注意力(如视频游戏) 疼痛得到缓解 烧伤痛 RelieVRx 基于身临其境的体验管理疼痛，正向引导患者获得理想的临床效果 疼痛评分降低，整体疼痛感减轻 中重度腰痛 BreatheVR 深呼吸技术与专门设计的虚拟场景相结合 4/5受试者表示短期内即可获得明显的疼痛缓解，余受试者表示疼痛缓解不佳 - Flowly 将VR与应用程序相结合，通过生物反馈技术管理疼痛 疼痛评分及剧烈疼痛发生率均降低，阿片类药物用量减少 - Exergame+HoloTour 根据患者需求创建个体化VR锻炼游戏，激励患者定期进行锻炼 - 慢性腰背痛 VR: 同图 1；-: 表示暂无明确的临床研究及效果验证
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