Application a l’air à vos élèves pour détecter les commotions

Une application pour smartphone pourrait détecter les commotions cérébrales et autres lésions cérébrales sur le terrain, que ce soit en marge d’un match de sport, sur le champ de bataille ou chez des personnes âgées sujettes aux chutes.,

l’application, appelée PupilScreen, peut détecter les changements dans la réponse d’un élève à la lumière à l’aide de la caméra vidéo d’un smartphone et d’outils d’apprentissage en profondeur—un type d’intelligence artificielle—qui peuvent quantifier les changements imperceptibles à l’œil humain.

ce réflexe de lumière pupillaire a longtemps été utilisé pour évaluer si un patient a une lésion cérébrale traumatique grave, et des recherches récentes révèlent qu’il peut être utile pour détecter les commotions cérébrales plus légères—ouvrant une toute nouvelle voie pour le dépistage.

L’équipe d’informaticiens, d’ingénieurs électriciens et de chercheurs médicaux a démontré que PupilScreen peut être utilisé pour détecter les cas de lésions cérébrales traumatiques importantes.,

Une étude clinique plus vaste cet automne mettra PupilScreen entre les mains d’entraîneurs, de techniciens médicaux d’urgence, de médecins et d’autres afin de recueillir plus de données sur les caractéristiques de réponse pupillaire les plus utiles pour déterminer les cas Ambigus de commotion cérébrale. Les chercheurs espèrent publier une version disponible dans le commerce de PupilScreen dans les deux ans.,

« un changeur de jeu”

« avoir une mesure objective qu’un entraîneur ou un parent ou toute personne en marge d’un match pourrait utiliser pour dépister les commotions cérébrales changerait vraiment la donne », explique Shwetak Patel, professeur d’informatique& ingénierie et Génie Électrique à L’Université de Washington.

« en ce moment, les meilleurs protocoles de dépistage que nous avons sont encore subjectifs, et un joueur qui veut vraiment revenir sur le terrain peut trouver des moyens de jouer le système”, dit-il.,

tel que décrit dans un article présenté Sept., 13 à Ubicomp 2017, PupilScreen peut évaluer le réflexe de lumière pupillaire d’un patient presque aussi bien qu’un pupilomètre, une machine coûteuse et rarement utilisée que l’on trouve uniquement dans les hôpitaux. Il utilise le flash du smartphone pour stimuler les yeux du patient et la caméra vidéo pour enregistrer une vidéo de trois secondes.

La vidéo est traitée à l’aide d’algorithmes d’apprentissage profond qui peuvent déterminer quels pixels appartiennent à la pupille dans chaque image vidéo et mesurer les changements de taille de la pupille sur ces images.,

dans une petite étude pilote qui a combiné 48 résultats de patients atteints de lésions cérébrales traumatiques et de personnes en bonne santé, les cliniciens ont pu diagnostiquer les lésions cérébrales avec une précision presque parfaite en utilisant la sortie de l’application seule.

évaluation Objective

dans le sport amateur aujourd’hui, même les meilleures pratiques que les entraîneurs ou les parents utilisent si un athlète est soupçonné d’une commotion cérébrale pendant un match—leur demander où ils sont, répéter une liste de mots, équilibrer, toucher un doigt au nez—consistent essentiellement en une évaluation subjective.,

« we nous pensons que cet appareil permettra à tout le monde, des entraîneurs de La Petite Ligue aux médecins de la NFL en passant par les médecins du service d’urgence, de détecter et de trier rapidement les blessures à la tête. »

en revanche, PupilScreen vise à générer des données objectives et cliniquement pertinentes que toute personne sur la touche pourrait utiliser pour déterminer si un joueur doit être évalué davantage pour une commotion cérébrale ou une autre lésion cérébrale.

Les Centers for Disease Control and Prevention des États-Unis estiment qu’environ la moitié des 3.,8 millions de commotions cérébrales par an aux États-Unis à cause de blessures sportives récréatives ne sont toujours pas diagnostiquées, mettant des millions de jeunes joueurs et d’adultes à risque de blessures à la tête futures et de déficits cognitifs permanents.

historiquement, il n’y a pas eu de moyen infaillible de diagnostiquer une commotion cérébrale—même dans la salle d’urgence, explique la co-auteure Lynn McGrath, médecin résident au département de chirurgie neurologique de l’Université. Les médecins effectuent généralement des tests pour exclure les pires cas comme une hémorragie cérébrale ou une fracture du crâne. Après l’exclusion des blessures à la tête plus graves, un diagnostic de commotion cérébrale peut être posé.,

les professionnels de la santé utilisent depuis longtemps le réflexe de la lumière pupillaire—généralement sous la forme d’un test à la lumière du stylo où ils éclairent les yeux d’un patient—pour évaluer les formes graves de lésions cérébrales. Mais un nombre croissant de recherches médicales ont récemment découvert que des changements plus subtils dans la réponse des élèves peuvent être utiles pour détecter des commotions cérébrales plus légères.

maladie cérébrale détectée chez 110 des 111 joueurs décédés de la NFL

« PupilScreen vise à combler cette lacune en nous donnant la première capacité de mesurer un biomarqueur objectif de commotion cérébrale sur le terrain”, explique McGrath., « Après d’autres tests, nous pensons que cet appareil permettra à tout le monde, des entraîneurs de La Petite Ligue aux médecins de la NFL en passant par les médecins du service d’urgence, de détecter et de trier rapidement les blessures à la tête. »

dans l’avenir, face à des défis

alors que l’équipe de recherche a initialement testé PupilScreen avec une boîte imprimée en 3D pour contrôler l’exposition de l’œil à la lumière, les chercheurs entraînent maintenant leur réseau de neurones d’apprentissage automatique pour produire des résultats similaires avec la caméra du smartphone seul.

« la vision pour laquelle nous tournons est d’avoir quelqu’un simplement tenir le téléphone et utiliser le flash., Nous voulons que chaque parent, entraîneur, soignant ou EMT qui s’inquiète d’une lésion cérébrale puisse l’utiliser sur place sans avoir besoin de matériel supplémentaire”, explique L’auteur principal Alex Mariakakis, doctorant en informatique & ingénierie.

l’un des défis du développement de PupilScreen consistait à former les outils d’apprentissage automatique à la distinction entre la pupille de l’œil et l’iris, ce qui impliquait d’annoter environ 4 000 images d’yeux à la main., Un ordinateur a l’avantage de pouvoir quantifier des changements subtils dans le réflexe de lumière pupillaire que l’œil humain ne peut pas percevoir.

« Au lieu de concevoir un algorithme pour résoudre le problème spécifique de la mesure de la réponse des élèves, nous avons opté pour une approche d’apprentissage automatique—collecter beaucoup de données et écrire un algorithme qui permettait à l’ordinateur d’apprendre par lui-même”, explique le coauteur Jacob Baudin, étudiant en médecine et doctorant en physiologie et biophysique.,

L’IA peut détecter les commotions cérébrales des athlètes des années plus tard

Les chercheurs de PupilScreen travaillent actuellement à identifier des partenaires intéressés à mener d’autres études sur le terrain de l’application, dont ils s’attendent à commencer en octobre.

la National Science Foundation, La Washington Research Foundation et Amazon Catalyst ont financé le projet.