PhantomAR：基于混合现实的游戏化系统在上肢截肢者幻肢痛缓解中的设计与临床评估

本研究针对传统镜像疗法治疗幻肢痛(PLP)存在活动受限、参与度低等问题，开发了基于Microsoft HoloLens 2的混合现实系统PhantomAR。通过18名受试者(含8名截肢者)的双阶段试验证实，该系统显著降低PLP(NRS评分降低58%，p<0.001)，提升残肢皮肤温度1°C(p<0.01)，并以90.8%的SUS评分展现优异可用性。创新性地引入触手等非拟人化肢体表征，为PLP治疗提供了可移动、双任务交互的新范式。

　　

幻肢痛(Phantom Limb Pain, PLP)是截肢患者面临的顽固性难题，约80%患者会在缺失肢体处感受到灼烧、撕裂等疼痛。传统镜像疗法虽有一定效果，但受限于坐姿单侧运动的模式，且缺乏对残肢的主动控制。更棘手的是，药物治疗常伴随嗜睡、性格改变等副作用。这种困境催生了数字疗法的探索——当虚拟现实(VR)技术已能缓解急性疼痛时，如何开发更具沉浸感的移动解决方案？来自德国图宾根大学医院的研究团队给出了创新答案：他们开发的PhantomAR系统将混合现实(Mixed Reality, MR)与游戏化设计结合，让患者在自由移动中通过肌电控制虚拟肢体，相关成果发表在《Journal of NeuroEngineering and Rehabilitation》。

研究采用模块化技术架构：通过Microsoft HoloLens 2实现第一人称AR视角，结合Myo臂环的8通道EMG信号和MMRL惯性测量单元(IMU)追踪残肢运动，开发了7种交互场景支持双任务训练。采用随机对照设计，纳入8名经桡骨截肢患者(均有PLP)和10名健康对照，通过系统可用性量表(SUS)、游戏体验问卷(GEQ)和改良假体归属量表(PES)进行评估，同时监测皮肤温度变化与PLP评分(NRS和McGill量表)的关联。

"水下寻宝"和"太空音乐"等游戏场景设计展现了研究的巧思。在水下场景中，虚拟手臂与真实环境中的桌面实时碰撞检测，患者可同时用健侧手调整宝箱位置；太空场景则通过行星轨道上的物体编排产生旋律。这种无失败机制的设计显著提升了参与度，GEQ问卷显示沉浸感达4.46分(5分制)，负面情绪仅1分。更关键的是，单次30分钟干预后，患者PLP的NRS评分中位数从5降至2(p<0.001)，McGill疼痛指数降低45%。皮肤温度监测揭示残肢平均升温1°C，但有趣的是，这种变化与疼痛缓解无显著相关性(r=-0.08)。

关于虚拟肢体形态的发现挑战了传统认知。虽然拟人化手臂获得更高归属感评分，但触手设计在能动性(agency)维度同样获得3分的高评价。这支持了Ortiz-Catalan提出的随机纠缠假说——疼痛缓解可能独立于视觉拟真度。不过患者仍倾向选择拟人化表征，正如一位受试者反馈："虚拟手让我重新感受到缺失的部分在生长"。

该研究的临床意义体现在三方面：首先，突破性地将镜像疗法从二维平面拓展到三维空间，通过全身体感交互增强神经重塑；其次，模块化设计支持肌电控制算法的快速更换，为后续假体训练奠定基础；最后，无线便携特性使其适用于门诊和家庭场景。局限性在于样本量较小且缺乏长期随访，未来需验证重复干预的累积效应。正如讨论部分强调的，这种融合游戏化、生物反馈和MR的技术，为PLP治疗开辟了"数字药物"的新路径。