ساخت دستگاه لیزر چشم با امکان تشخیص سریع ضربه مغزی

01

از 02

تعریف آسیب تروماتیک مغزی

آسیب تروماتیک مغزی (TBI) می تواند به دنبال یک ضربه یا تکان شدید به سر یا بدن باشد و باعث آسیبی شود که می تواند از خفیف تا شدید متغیر باشد. ضربه مغزی که  نوعی آسیب تروماتیک مغزی است، اغلب در ورزش های تماسی دیده می شود. اگرچه آسیب های TBI بلافاصله پس از ترومای اولیه ایجاد می شود، بسیاری از افراد علائم بالینی کمی را در مراحل اولیه نشان می دهند که تشخیص آن را در زمان آسیب دشوار می کند. ابزارهای تشخیصی مانند ام آر آی و سی تی اسکن گران هستند و نتایج را به کندی نشان می دهند.

پولا گلدبرگ اوپنهایمر، نویسنده مسئول این مطالعه گفت: تشخیص زودهنگام TBI حیاتی است، زیرا تصمیمات جدی در مورد درمان باید در اولین ساعت طلایی پس از آسیب گرفته شود. با این حال، روش تشخیصی فعلی متکی به مشاهده توسط خدمه آمبولانس، ام آر آی یا سی تی اسکن در یک بیمارستان است که ممکن است مقداری دورتر باشد و این یک ساعت از دست برود.

محققان باتوجه به نیاز فوری به توسعه فناوری‌های جدید برای اطمینان از تشخیص زودهنگام  TBI، یک دستگاه دستی غیر تهاجمی ساختند که از یک لیزر ایمن برای چشم به منظور شناسایی سریع نشانگرهای زیستی شناخته شده آسیب مغزی استفاده می‌کند.

در پشت چشم، شبکیه و عصب بینایی قرار دارند که یک برآمدگی از بافت مغزی را تشکیل می دهند که یک پنجره شفاف نوری به واکنش های شیمیایی مغز فراهم می کنند. دستگاه توسعه یافته توسط محققان از لیزر ایمن برای چشم (EyeD) بر اساس طیف سنجی رامان به منظور هدف قرار دادن پروتئین خاص و نشانگرهای زیستی لیپیدی تولید شده توسط آسیب بافت مغز محلی استفاده می کند.

طیف سنجی رامان یک تکنیک تحلیلی بسیار خاص است که می تواند اطلاعات تشخیصی کم و در زمان واقعی را با اندازه گیری پاسخ های مولکولی ظریف به نور پراکنده و شناسایی دقیق تغییرات در نشانگرهای زیستی تشخیصی خاص بیماری ارائه دهد. تحقیقات قبلی نشان داده است که این فناوری می‌تواند تغییرات مغز و بافت چشم حیوانات را با سطوح مختلف آسیب‌های مغزی به دقت تشخیص دهد و کوچک‌ترین تغییرات را نشان دهد.

02

از 02

نحوه کار لیزر EyeD

محققان این دستگاه که EyeD نام دارد و از دوربین گوشی هوشمند استفاده می‌کند، روی یک چشم فانتوم که به یک چشم واقعی نزدیک است و معمولاً در توسعه و ارزیابی تصویربرداری از شبکیه استفاده می‌شود، آزمایش کردند تا از همسویی و توانایی آن برای تمرکز بر پشت چشم اطمینان حاصل کنند.

سپس آنها آن را روی چشم خوک آزمایش کردند، جایی که دستگاه قادر بود به وضوح بین TBI و افراد سالم تمایز قائل شود. ادغام خود بهینه‌سازی شبکه شاخص کوهونن (SKiNET) که یک الگوریتم شبکه عصبی است، در EyeD امکان تفسیر خودکار داده‌ها را بدون پشتیبانی متخصص فراهم می‌کند و به طور قابل توجهی سرعت و هزینه تشخیص را بهبود می‌بخشد.

محققان می گویند استفاده از دوربین گوشی هوشمند قابلیت استفاده دستگاه را افزایش می دهد.

محققان می‌گویند: استفاده از سیستم‌های مبتنی بر دوربین گوشی‌های هوشمند آسان است و همراه با پشتیبانی تشخیص هوش مصنوعی، زمانی که سیگنال کافی به دست می‌آید، خروجی تولید می‌کند. تجربه استفاده از گوشی های هوشمند برای به دست آوردن تصاویر در همه جا وجود دارد و منجر به پذیرش بالای کاربر می شود.

مطالعات بیشتر میزان تکیه امدادگران و پزشکان به دستگاه را برای تصمیم گیری خود تعیین می کند، اما محققان تصور می کنند EyeD در شیوه های فعلی گنجانده شود.

محققان می گویند: بازخوانی EyeD بخشی از یک الگو تصمیم‌گیری پروتکل‌شده را تشکیل می‌دهد، مانند: EyeD طبیعی بدون علائم یا نشانه‌های خطر، آسیب سر را به عنوان TBI خفیف طبقه‌بندی می‌کند که نیازی به ارزیابی بیمارستان ندارد و در مقابل نتایج نامعمول EyeD، اضافه کردن ارزیابی در بخش اورژانس را الزام می‌کند.

این دستگاه اثبات مفهومی برای ارزیابی بیشتر از جمله امکان سنجی بالینی و کارایی آماده است.

این مطالعه در مجله Science Advances منتشر شد.

(زیرنویس تصویر اول: محققان یک لیزر دستی ایمن برای چشم ساخته اند که می تواند به سرعت ضربه مغزی را در محل تشخیص دهد)

(زیرنویس تصویر دوم: مفهوم EyeD (A) و استفاده از دستگاه با چشم فانتوم (B). نمونه اولیه آزمایشگاهی (C) و ماکتی از EyeD (D) دستی که دارای محافظ چشم یکبار مصرف و نرم افزار SKiNET برای طبقه بندی و تشخیص سریع و خودکار داده ها است)