Aplicación busca en su pupila para detectar conmoción cerebral

Una aplicación de teléfono inteligente puede detectar las conmociones cerebrales y otras lesiones cerebrales en el campo, ya sea en el marco de un juego de deportes, en el campo de batalla, o en el hogar de adultos mayores propensos a caer.,

La aplicación, llamada PupilScreen, puede detectar cambios en la respuesta de un alumno a la luz utilizando la cámara de video de un teléfono inteligente y herramientas de aprendizaje profundo, un tipo de inteligencia artificial, que puede cuantificar cambios imperceptibles para el ojo humano.

este reflejo de luz pupilar se ha utilizado durante mucho tiempo para evaluar si un paciente tiene una lesión cerebral traumática grave, y las investigaciones recientes encuentran que puede ser útil para detectar conmociones cerebrales más leves, abriendo una vía completamente nueva para la detección.

el equipo de científicos informáticos, ingenieros eléctricos e investigadores médicos ha demostrado que PupilScreen se puede utilizar para detectar casos de lesión cerebral traumática significativa.,

Un estudio clínico más amplio este otoño pondrá PupilScreen en manos de entrenadores, técnicos médicos de emergencia, médicos y otros para recopilar más datos sobre qué características de respuesta pupilar son más útiles para determinar casos ambiguos de conmoción cerebral. Los investigadores esperan lanzar una versión comercialmente disponible de PupilScreen dentro de dos años.,

‘un cambio de juego’

«tener una medida objetiva que un entrenador o padre o cualquier persona al margen de un juego podría usar para detectar conmoción cerebral sería realmente un cambio de juego», dice Shwetak Patel, profesor de Ciencias de la computación & ingeniería y de ingeniería eléctrica en la Universidad de Washington.

«en este momento, los mejores protocolos de detección que tenemos siguen siendo subjetivos, y un jugador que realmente quiere volver al campo puede encontrar formas de jugar con el sistema», dice.,

como se describe en un documento presentado en septiembre., 13 en Ubicp 2017, PupilScreen puede evaluar el reflejo de luz pupilar de un paciente casi tan bien como un pupilómetro, una máquina costosa y rara vez utilizada que solo se encuentra en hospitales. Utiliza el flash del teléfono inteligente para estimular los ojos del paciente y la cámara de video para grabar un video de tres segundos.

El vídeo se procesa utilizando algoritmos de aprendizaje profundo que pueden determinar qué píxeles pertenecen al alumno en cada fotograma de vídeo y medir los cambios en el tamaño del alumno en esos fotogramas.,

en un pequeño estudio piloto que combinó 48 resultados de pacientes con lesión cerebral traumática y de personas sanas, los médicos pudieron diagnosticar las lesiones cerebrales con una precisión casi perfecta utilizando solo la salida de la aplicación.

evaluación objetiva

en los deportes amateur hoy en día, incluso las mejores prácticas que los entrenadores o los padres usan si se sospecha que un atleta tiene una conmoción cerebral durante un partido-preguntarles dónde están, repetir una lista de palabras, equilibrar, tocar un dedo en la nariz—consisten esencialmente en una evaluación subjetiva.,

» think creemos que este dispositivo permitirá a todos, desde entrenadores de Pequeñas Ligas hasta médicos de la NFL y médicos del departamento de emergencias, detectar y clasificar rápidamente las lesiones en la cabeza.»

por el contrario, PupilScreen tiene como objetivo generar datos objetivos y clínicamente relevantes que cualquier persona al margen podría usar para determinar si un jugador debe ser evaluado para una conmoción cerebral u otra lesión cerebral.

los Centros para El Control y Prevención de Enfermedades estima que aproximadamente la mitad de los 3.,8 millones de conmociones cerebrales al año en los EE.UU. por lesiones deportivas recreativas todavía no se diagnostican, lo que pone a millones de jugadores jóvenes y adultos en riesgo de lesiones en la cabeza futuras y déficits cognitivos permanentes.

históricamente, no ha habido una forma segura de diagnosticar una conmoción cerebral, incluso en la sala de emergencias, dice la coautora Lynn McGrath, médica residente en el Departamento de Cirugía Neurológica de la Universidad. Por lo general, los médicos realizan pruebas para descartar los peores casos, como una hemorragia cerebral o una fractura de cráneo. Después de excluir lesiones más graves en la cabeza, se puede hacer un diagnóstico de conmoción cerebral.,

los profesionales médicos han utilizado durante mucho tiempo el reflejo de luz pupilar, por lo general en forma de una prueba de luz de pluma donde brillan una luz en los ojos de un paciente, para evaluar formas graves de lesión cerebral. Pero un creciente cuerpo de investigación médica ha encontrado recientemente que los cambios más sutiles en la respuesta de la pupila pueden ser útiles para detectar conmociones cerebrales más leves.

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«PupilScreen tiene como objetivo llenar ese vacío al darnos la primera capacidad para medir un biomarcador objetivo de conmoción cerebral en el campo», dice McGrath., «Después de más pruebas, creemos que este dispositivo capacitará a todos, desde entrenadores de Pequeñas Ligas hasta médicos de la NFL y médicos del departamento de emergencias, para detectar y clasificar rápidamente las lesiones en la cabeza.»

mirando hacia el futuro, enfrentando desafíos

mientras que el equipo de investigación probó inicialmente PupilScreen con una caja impresa en 3D para controlar la exposición del ojo a la luz, los investigadores ahora están entrenando su red neuronal de aprendizaje automático para producir resultados similares solo con la cámara del teléfono inteligente.

«la visión por la que estamos filmando es que alguien simplemente sostenga el teléfono y use el flash., Queremos que todos los padres, entrenadores, cuidadores o técnicos de emergencias médicas que estén preocupados por una lesión cerebral puedan usarla en el acto sin necesidad de hardware adicional», dice el autor principal Alex Mariakakis, estudiante de doctorado en Ciencias de la computación & ingeniería.

uno de los desafíos en el desarrollo de PupilScreen implicó entrenar las herramientas de aprendizaje automático para distinguir entre la pupila del ojo y el iris, lo que implicó anotar aproximadamente 4,000 imágenes de ojos a mano., Una computadora tiene la ventaja de poder cuantificar cambios sutiles en el reflejo de luz pupilar que el ojo humano no puede percibir.

«en lugar de diseñar un algoritmo para resolver el problema específico de medir la respuesta de los alumnos, lo trasladamos a un enfoque de aprendizaje automático: recopilar muchos datos y escribir un algoritmo que permitiera que la computadora aprendiera por sí misma», dice el coautor Jacob Baudin, estudiante de Medicina y estudiante de doctorado en Fisiología y biofísica.,

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Los investigadores de PupilScreen están trabajando actualmente para identificar socios interesados en realizar estudios de campo adicionales de la aplicación, que esperan comenzar en octubre.

la National Science Foundation, La Washington Research Foundation y Amazon Catalyst financiaron el proyecto.