PupilScreen: Uno strumento per smartphone stampato in 3Dche potrebbe aiutare gli allenatori di football americano a diagnosticare la concussione.
I ricercatori dell’Università di Washington hanno sviluppato un dispositivo di apprendimento profondo in 3D denominato “PupilScreen” che può determinare se una persona richiede un’attenzione medica per la concussione o altre lesioni cerebrali traumatiche (TBIs).
Anche se diagnosticata come una lesione cerebrale “minore”, le concussioni sono un tema estremamente serio nel mondo dello sport e altrove. Anche con i caschi protettivi, gli atleti di football americanoe sono estremamente suscettibili in caso di urto con conseguente scossa cinetica impressa al cervello, un tipo di infortunio che provoca una perdita temporanea di funzionalità del cervello, mal di testa e una sensazione generale di stordimento.
Ma questi sono solo gli effetti a breve termine. Quello che è veramente pericoloso sono gli effetti a lungo termine delle concussioni, in particolare gli effetti di più concussioni su un periodo di tempo. Studi suggeriscono che coloro che hanno subito tali ferite numerose volte hanno maggiori probabilità di sviluppare la depressione clinica e persino condizioni di perdita di memoria o malattie come l’Alzheimer o il morbo di Parkinson.
Prevenire la commozione cerebrale è quindi estremamente importante, e questo è il motivo per cui lo sviluppo di caschi protettivi di alto livello per gli atleti-, ma anche peri soldati, i lavoratori, e le altre persone a rischio di traumi cerebrali, è così importante. (La Scansione 3D è stato utilizzata da Riddellsu specialista nei caschi in alcuni dei suoi ultimi modelli, mentre i nuovi materiali stampati in 3D potrebbero migliorare la funzione protettiva.)
Non si può sempre impedire una commozione cerebrale, però, e la soluzione successiva migliore al problema è essere in grado di individuare i segni di lesioni cerebrali traumatiche nel più breve tempo possibile. I medici e fisioterapisti hanno le capacità per farlo, ma la maggior parte di noi non lo fanno.
Ecco perché PupilScreen, una nuova applicazione per smartphone e un dispositivi stampato in 3D sviluppato presso l’Università di Washington, potrebbe essere così utile.
Spiega il ricercatore Alex Mariakakis. “Vogliamo che tutti i genitori, allenatore, assistenti o infermieri che sono preoccupati per una lesione cerebrale siano in grado di usarlo sul posto senza bisogno di hardware aggiuntivo.”
PupilScreen utilizza la videocamera di uno smartphone e un software per l’apprendimento profondo per vedere come gli occhi di una persona stanno rispondendo alla luce, un potenziale indicatore che definisce se o meno la persona può avere commozione cerebrale.
Usando il flash della fotocamera dello smartphone, PupilScreen può stimolare l’occhio, prima di registrare 8 9 secondi di video. Le reti neurali quindi elaborano il filmato, il monitoraggio del diametro della pupilla nel corso di questi otto secondi e la distribuzione di velocità , l’ampiezza del cambiamento di diametro, ecc, che possono essere utilizzati per la diagnosi.
Ecco come l’app smartphone funziona, ma il supporto stampato in 3d è altrettanto importante . La semplice struttura a scatola blocca la luce ambientale, consente la standardizzazione e la massimizzazione dell’effetto del flash. La componente stampata in 3d mantiene anche lo smartphone ad una distanza precisa dall’occhio.
I ricercatori dicono che la parte più difficile dello sviluppo di PupilScreen è stata nell’insegnare al software a distinguere tra pupilla e iride. Circa 4.000 immagini di occhi dovevano essere annotata a mano al fine di “insegnare” al sistema a capire. Ora, però è un computer in grado di quantificare i cambiamenti sottili alla luce del riflesso pupillare che sono impercettibili ai nostri occhi.
I primi test suggeriscono che il sistema smartphone sta facendo il suo lavoro. Uno studio pilota che coinvolge sei pazienti con lesioni cerebrali traumatiche vede PupilScreen differenziare correttamente i pazienti sani da quelli feriti ogni volta. Uno studio più grande che coinvolge allenatori, infermieri e medici è previsto per questo autunno.
Una versione commerciale di PupilScreen potrebbe essere disponibile entro due anni, ma i ricercatori hanno ancora molta strada da fare prima che il dispositivo sia pronto. Attualmente, il sistema è migliore nella identificazione di TBI grave, ma fatica a individuare una concussione molto lieve. Tuttavia, il team dell’Università di Washington si aspetta di produrre grandi miglioramenti.
“Avere una misura oggettiva che un allenatore o un genitore o chiunque a margine di un gioco potrebbe utilizzare per schermo per la commozione cerebrale sarebbe veramente un punto di svolta”, dice il professor Shwetak Patel della University of Washington. “In questo momento i migliori protocolli di screening che abbiamo sono ancora soggettivi, e un giocatore che vuole davvero tornare in campo è in grado di trovare il modo di ingannare il sistema.”
PupilScreen potrebbe quindi essere il primo dispositivo ad offrire una diagnosi conclusiva di concussione in ambienti non medici.
“PupilScreen … dà a noi la prima capacità di misurare un biomarcatore obiettivo di concussione in campo”, spiega Lynn McGrath di College dell’università di Medicina. “Dopo ulteriori test, pensiamo che questo dispositivo consentirà ai tutti, dagli allenatori della Little League ai medici della NFL al dipartimento di emergenza medicadi rilevare rapidamente i trauma cranici .”
Il team PupilScreen è attualmente alla ricerca di ulteriori partner per la prossima tornata di test, che inizierà nel mese di ottobre.
