Appen ser på eleven til å oppdage hjernerystelse

En smarttelefon-app kan oppdage hjernerystelser og andre hjerneskader i feltet, enten på sidelinjen i en sport spillet, på slagmarken, eller i hjemmet til eldre voksne utsatt for å falle.,

app, kalt PupilScreen, kan oppdage endringer i elevens respons på lys ved hjelp av en smarttelefon video kamera og dybdekunnskap verktøy—en type kunstig intelligens—som kan kvantifisere endringer umerkelig for det menneskelige øyet.

Dette pupillary lys refleks har lenge vært brukt til å vurdere om en pasient har en alvorlig traumatisk hjerneskade, og nyere forskning synes det kan være nyttig i å oppdage mildere hjernerystelser—åpne opp en helt ny vei for screening.

laget av datamaskinen forskere, elektriske ingeniører, og medisinske forskere har vist at PupilScreen kan brukes til å oppdage tilfeller av betydelig traumatisk hjerneskade.,

En større klinisk studie som denne høsten vil sette PupilScreen i hendene på trenere, medisinsk teknikere, leger, og andre, for å samle mer data på som pupillary svar egenskaper er mest nyttig i å bestemme tvetydige saker av hjernerystelse. Forskerne håper å slippe en kommersielt tilgjengelig versjon av PupilScreen i løpet av to år.,

‘En game-changer’

«det å Ha et objektivt mål at en trener eller foreldre eller andre på sidelinjen i et spill kan bruke til skjermen for hjernerystelse ville virkelig være en game-changer», sier Shwetak Patel, en professor i informatikk & engineering og elektroteknikk ved Universitetet i Washington.

«Akkurat nå er det beste screening protokoller har vi fortsatt er subjektive, og en spiller som virkelig ønsker å komme tilbake på banen kan finne måter å spillet system,» sier han.,

Som beskrevet i et paper presentert Sept., 13 på Ubicomp 2017, PupilScreen kan vurdere en pasients pupillary lys refleks nesten like godt som en pupilometer, en dyr og sjelden brukt maskin som bare finnes i sykehus. Den bruker smarttelefonen flash for å stimulere pasientens øyne og videokamera for å spille inn en tre-sekunders video.

videoen er behandlet ved hjelp av dybdekunnskap algoritmer som kan avgjøre hvilke punkter hører til den enkelte elev i hver video ramme og måle endringer i elev størrelse over disse rammene.,

I en liten pilotstudie som til sammen 48 resultater fra pasienter med traumatisk hjerneskade og fra friske mennesker, klinikere var i stand til å diagnostisere hjerneskader med nesten perfekt nøyaktighet ved hjelp av app-utgang alene.

Objektiv vurdering

I amatør sport i dag, selv den beste praksis som trenere eller foreldre bruk hvis en utøver er mistenkt for en hjernerystelse under et spill—spør dem hvor de er, for å gjenta en liste av ord, balansering, å røre en finger for å nesen—i hovedsak bestå av subjektiv vurdering.,

«…vi tror denne enheten vil styrke alle fra baseball trenere til å NFL leger til akuttmottaket leger å raskt oppdage og triage hodeskade.»

i motsetning PupilScreen har som mål å generere mål og klinisk relevante data som alle på sidelinjen kan bruke til å finne ut om en spiller bør bli ytterligere vurdert for hjernerystelse eller andre hjerneskade.

Den AMERIKANSKE Centers for Sykdom Kontroll og Forebygging anslag om lag halvparten av de 3.,8 millioner hjernerystelser per år i USA fra mosjonsaktiviteter skader alene fortsatt går udiagnostisert, sette millioner av unge spillere og voksne på risiko for fremtidig hodeskade og varig kognitiv svikt.

Historisk, det er ingen sikker måte å diagnostisere hjernerystelse—selv i akuttmottaket, sier medforfatter Lynn McGrath, bosatt lege i den nevrologiske kirurgi avdeling ved universitetet. Leger vanligvis kjøre tester for å utelukke verste fall som en hjerne blø eller brudd i hodeskallen. Etter flere alvorlige hodeskader er utelukket, med diagnosen hjernerystelse kan være laget.,

Medisinske fagfolk har lenge brukt den pupillary lys refleks—som regel i form av en penlight test der de skinner et lys i en pasients øyne—å vurdere alvorlige former for hjerneskade. Men en økende mengde av medisinsk forskning har nylig funnet at mer subtile endringer i elevenes respons kan være nyttig i å oppdage mildere hjernerystelser.

hjernesykdom funnet i 110 111 avdøde NFL-spillere

«PupilScreen har som mål å fylle gapet ved å gi oss de første mulighet til å måle på en objektiv biomarkør av hjernerystelse i feltet,» McGrath sier., «Etter videre testing, tror vi at denne enheten vil styrke alle fra baseball trenere til å NFL leger til akuttmottaket leger å raskt oppdage og triage hodeskade.»

gleder, utfordringer

Mens forskerteamet først testet PupilScreen med et 3D-printet boksen for å kontrollere øyets eksponering for lys, forskerne er nå trening maskinen deres læring nevrale nettverk til å produsere de samme resultatene med smartphone kamera alene.

«Den visjon vi fotograferer for er å ha noen å enkelt holde telefonen opp og bruke flash., Vi ønsker alle foreldre, trener, pårørende eller EMT som er opptatt av en hjerneskade å være i stand til å bruke den på stedet uten ekstra maskinvare,» sier hovedforfatter Alex Mariakakis, en doktorgradsstudent i computer science & engineering.

En av utfordringene i å utvikle PupilScreen involvert trening på machine learning verktøy for å skille mellom øyet er elev og iris, som er involvert legge tilmerknader omtrent 4,000 bilder av øynene for hånd., En datamaskin har fordelen av å være i stand til å kvantifisere subtile endringer i pupillary lys refleks som det menneskelige øyet kan oppfatte.

«i Stedet for å designe en algoritme for å løse spesifikke problem å måle elevenes respons, vi flyttet dette til et machine learning tilnærming—å samle en masse av data og skriving av en algoritme som tillatt datamaskinen til å lære for seg selv,» sier medforfatter Jakob Baudin, en medisinstudent og doktorgradsstudent i fysiologi og biofysikk.,

AI kan oppdage utøveren hjernerystelser år senere

PupilScreen forskere arbeider nå med å finne partnere som er interessert i å gjennomføre flere feltstudier av appen, som de forventer å begynne i oktober.

The National Science Foundation, Washington Research Foundation, og Amazon Katalysator finansiert prosjektet.