211service.com
Kigger hjernerystelse i øjnene
Spørg tre neurologer, hvis nogen har hjernerystelse, siger Rosina Samadani ’89, SM ’92, og du får fire forskellige meninger. En hjernerystelse, typisk forårsaget af et slag i hovedet, er en skade, der midlertidigt forringer hjernens funktion. Men skaden viser sig normalt ikke på hjernescanninger - og uden nogen klinisk standard eller endda en aftalt symptom-tjekliste kommer diagnosen ned til en vurdering baseret på ting, der er svære at vurdere, såsom hvor kvalme eller døsig nogen føler sig . Samadani og hendes søster, Uzma Samadani , en lektor i neurokirurgi ved University of Minnesota, ønsker at ændre på det.
For omkring syv år siden forsøgte Uzma at afgøre, om alvorligt hjerneskadede patienter var i bedring, så hun udviklede en eye-tracking-enhed for at se, om de kunne følge en bevægende video på en skærm. Praksisen med at vurdere øjenbevægelser for at opdage hjerneskade går tusinder af år tilbage, men den døde stort set ud med fremkomsten af radiologi og CT-scanning. Så snart radiologien kom, og du havde disse smukke billeder af hjernen, siger Uzma, holdt folk op med at stole så meget på at se på fysiske øjenbevægelser.
Da hun evaluerede dataene indsamlet af hendes enhed, indså hun, at det gjorde det muligt for hende at opdage ikke kun patienternes sporingsevne, men også begrænsninger i deres øjnes bevægelsesområde. Det gik op for hende, at disse begrænsninger indikerede problemer med specifikke nervebaner, hvilket betyder, at hun havde fundet en måde at måle - og muligvis lokalisere - hjerneskade.
Øjenæblet og pupilbevægelsen styres af tre par kranienerver, der kommer ud af hjernestammen og strækker sig fremad, en nerve langs hver side af hjernen, for at forbinde med øjenmusklerne. Tryk på disse nerver bremser deres aktivitet. Da hvert kranienervepar styrer forskellige aspekter af øjenbevægelser, ræsonnerede Uzma, kunne øjensporingsdata afsløre, hvilke nerver der er påvirket af tryk eller beskadigelse i hjernen, og endda pege på stedet for en skade. For eksempel, hvis bevægelsen er nedsat i begge øjne, men øjnene er koordinerede, betyder det sandsynligvis, at skaden er i hjernestammen, hvilket ville påvirke begge sider af nerveparret. Hvis kun det ene øje er påvirket, tyder det på, at skaden er i en del af nerven, der allerede er kommet ud af hjernestammen.
Rosina Samadani ’89, SM ’92 (til venstre), er administrerende direktør for Oculogica, som hendes søster, Uzma, grundlagde.
Uzma planlagde at gøre teknologien tilgængelig gratis online, men hun indså, at få faciliteter ville have ressourcerne til at konfigurere den korrekt. Så hun grundlagde Oculogica i 2013 for at sælge den i brugsklar form. Hun fik input til at starte virksomheden fra Rosina, som havde studeret maskinteknik ved MIT, opnået en ph.d. i biomedicinsk teknik fra Northwestern University og havde 18 års erfaring i industrien for medicinsk udstyr som sundhedskonsulent (inklusive syv år hos McKinsey) og grundlægger af to startups. Søstrene havde aldrig forestillet sig, at de ville samarbejde professionelt, men Uzma mente, at Rosina havde de perfekte færdigheder til Oculogica; hun ansatte hende som administrerende direktør i 2015.
Virksomhedens bordplade eye-tracking-enhed, en maskine kaldet EyeBox, sender en lille video med uret rundt om omkredsen af en rektangulær skærm i 220 sekunder. (Testvideoerne, som inkluderer en Shakira-musikvideo, blev omhyggeligt undersøgt for at opfylde en liste med omkring et dusin kriterier; for eksempel kan de ikke have blinkende lys.) Mens en patient ser videoen fra en stabil nakkestøtte, en kikkert kameraet sporer hvert øje separat og samler omkring 100.000 datapunkter ved høj frekvens. Dataene føres ind i algoritmer, der beregner næsten 100 forskellige metrikker, der kvantificerer ting som hastighed, koordination og bevægelsesområde. Ved hjælp af statistisk analyse og maskinlæring identificerede Uzma de målinger, der var stærkest korreleret med hjernerystelse i kliniske undersøgelser, og hun udviklede en algoritme baseret på disse målinger til at score sværhedsgraden af en hjerneskade. En score på 10 eller derover er Oculogicas tærskel for hjernerystelse. (Uzma har set så høje score som de lave 30'ere; Rosina siger, at hun normalt scorer 1,5 til 2,5 i sin normale, sunde tilstand.) EyeBox registrerer også intrakraniel hævelse, som kan være forårsaget af hjernerystelse og andre hjernesygdomme.
Mens andre medicinske eyetrackere er på markedet, kræver de en baseline og vurderer kun opmærksomhed - i det væsentlige patientens vilje til at følge en valgt stimulus, forudsat at de har kapacitet til at gøre det. EyeBox, som ikke kræver baseline-test, måler funktionen af kranienerverne, hvilket giver det, der har været så undvigende inden for hjerneskademedicin: en fysiologisk indikator for hjernens funktion. Denne type objektiv vurdering kan føre til en måde at klassificere hjerneskader og spore bedring. Håbet, siger Rosina, er, at det ville åbne sluserne for at udvikle passende terapier.
EyeBox er i kliniske forsøg, og Oculogica arbejder på at få FDA-godkendelse til diagnose af hjernerystelse - noget ingen anden enhed har i øjeblikket. Forsvarsministeriet, United States Olympic Training Center og to gymnasier i Beaver Dam, Wisconsin, er blandt de organisationer, der har testet enheden. Andre EyeBox-undersøgelser er i gang på Boston Children's Hospital, Mayo Clinic og Children's Hospital of Philadelphia.
En operatørkonsol viser en EyeBox-test i gang. For at tage testen ser en person en video rejse rundt på en skærm i 220 sekunder, mens EyeBox's kamera sporer hendes øjenbevægelser.
Mens Oculogica afventer resultaterne af disse undersøgelser, fortsætter Uzma med at identificere nye målinger og forfine enhedens algoritmer, og virksomheden er ved at udvikle en mere bærbar version af EyeBox. En mindre version kunne bruges i felten af militæret, eller muligvis endda på sidelinjen af trænere og trænere.
Beaver Dam High Schools hovedfodboldtræner, Steve Kuenzi, siger, at den eneste godkendte test, der nu er tilgængelig for trænere, kræver, at børn besvarer spørgsmål på en computer, både før en skade og efter. Jeg er ikke stor tilhænger af, hvad det fortæller dig, siger Kuenzi og forklarer, at du ikke kan vide, hvor meget en elev lægger i sådan en test. Undersøgelser viser også, at baseline-tests kan være upålidelige: atleter kan med vilje gøre det dårligt for at øge oddsene for, at de vil være i stand til at fortsætte med at spille efter en skade.
Da Rosina testede EyeBox på omkring 100 af Kuenzis spillere, henvendte hun sig til ham for at genteste flere, der havde fået høje scores. Først på hendes liste var en spiller, der var blevet hårdt ramt i træningen aftenen før, men som bestod en traditionel hjernerystelsesvurdering. En anden var en elev, der var blevet skadet i en kamp et par dage tidligere; de fleste af de andre spillede i højkollisionspositioner.
Det første barn, hun nævnte for mig, det solgte mig på en måde, siger Kuenzi. Det faktum, at en spiller, der lige havde fået et stort hit, havde den højeste score - over 10 - var ret sigende, siger han. En anden elev testede lavt, men blev så ramt i praksis samme eftermiddag; da Rosina testede ham med EyeBox igen på hospitalet den aften, sprang hans score markant, siger hans mor, Kelly Braker. Han blev testet gentagne gange i løbet af de følgende måneder, og Braker blev beroliget, da hans score gradvist faldt. Du er sådan, okay, åbenbart får han det bedre, siger hun.
Ved at minimere gætteriet involveret i at diagnosticere hjernerystelse, siger Kuenzi, kan den slags værktøj være en stor hjælp for trænere, der forsøger at beskytte spillere og forsvare en sport, der i stigende grad ses som for farlig. Du taler hjernen, siger han. Det vil vi ikke bøvle med.