研究人员开发出3D打印的智能手机工具 可帮助诊断脑震荡

dy1993   2017-09-13 14:05:34

近日,华盛顿大学的研究人员开发了一种被称为“PupilScreen”的3D打印深度学习装置,可以确定一个人是否需要脑震荡或其他创伤性脑损伤(TBI)的医疗护理。

众所周知,脑震荡是体育运动中经常出现的现象。即使有防护头盔,像美式足球运动员和橄榄球运动员这样的运动员也很容易受到脑震荡的伤害,这种伤害会导致脑功能的暂时丧失、头痛,以及一般的雾闷感。但这些只是短期的影响。真正受到重视的是冲击的长期影响,特别是一段时间内多次震荡的影响。研究表明,那些多次遭受这种伤害的人更有可能发展出临床抑郁症,甚至像阿尔茨海默病这样的记忆丧失病症。

研究人员开发出3D打印的智能手机工具 可帮助诊断脑震荡

因此,防止脑震荡是非常重要的。此外,高级防护头盔的发展对运动员,以及有脑损伤风险的士兵、工人和其他人的发展至关重要。(3D扫描技术已由头盔专家Riddell用于其最近的一些型号,而新的3D打印材料也可以改善防护头盔。)而脑震荡问题的最佳解决方案是尽快发现TBIs的迹象。医生和物理治疗师有这方面的技能,但我们大多数人没有。这就是为什么华盛顿大学开发新的智能手机应用程序和3D打印的PupilScreen设备的原因。

研究员Alex Mariakakis解释说:“我们的愿景是让一个人拿起电话并使用闪光灯。我们希望每一位关心脑损伤的父母、教练、看护人或紧急医疗技术人员能够在现场使用它,而无需额外的硬件。”据研究人员介绍,PupilScreen使用智能手机的摄像机和深度学习软件来了解一个人的眼睛是如何响应光线的,这个潜在的指标可以用来确诊是否可能有脑震荡。

使用智能手机的相机闪光灯,PupilScreen可以在录制瞳孔响应的八秒视频之前刺激眼睛。然后,神经网络处理视频片段,在八秒钟内跟踪瞳孔直径,并提供可用于诊断的有用数字:收缩速度、直径变化幅度等。这就是智能手机的工作原理,但3D打印的附件也是非常重要的。简单的盒状结构可以阻挡环境光,从而实现标准化,并最大限度地提高相机闪光灯的效果。3D打印部分也可以使智能手机距离眼睛有一定的距离。

研究人员开发出3D打印的智能手机工具 可帮助诊断脑震荡

研究人员说,开发PupilScreen的最棘手的部分是软件如何来区分瞳孔和虹膜。大约4000张眼睛的图像必须用手注释,以“教”系统哪一部分是哪一个。然而,现在,这台机器可能比建造它的人更聪明,因为电脑可以量化我们自己眼中不可思议的瞳孔光反射的微妙变化。

早期测试表明,3D打印的智能手机系统正在做它的工作。一项涉及六名TBI患者的试点研究,PupilScreen每次能正确区分健康患者与受伤的患者。今年秋天计划进行一项涉及教练、紧急医疗技术人员和医生的研究。

PupilScreen的商业版本在两年内可以使用,但研究人员在设备准备就绪之前仍然有一些可行的方法。目前,该系统能用于确定严重的TBI,但是在识别非常轻微的脑震荡时仍需要研究。然而,华盛顿大学团队预计即将到来的秋季试验将大大改善这一装置。因此,PupilScreen可以成为第一个在非医疗环境中提供脑震荡诊断结果的设备。

大学医学院的Lynn McGrath博士说:“PupilScreen给了我们用于确诊脑震荡的能力,经过进一步的测试,我们认为这个设备将使小联盟教练的所有人都能迅速检测和分类头部受伤。”

目前,PupilScreen的研发团队正在寻求进一步的合作伙伴以进行下一轮测试,测试时间将于10月开始。


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