PupilScreen：3D列印的智能手機工具可以幫助教練診斷腦震蕩

近日，華盛頓大學的研究人員開發了一種被稱為「PupilScreen」的3D列印深度學習裝置，可以確定一個人是否需要腦震蕩或其他創傷性腦損傷（TBI）的醫療護理。

眾所周知，腦震蕩是體育運動中經常出現的現象。即使有防護頭盔，像美式足球運動員和橄欖球運動員這樣的運動員也很容易受到腦震蕩的傷害，這種傷害會導致腦功能的暫時喪失、頭痛，以及一般的霧悶感。

但這些只是短期的影響。真正受到重視的是衝擊的長期影響，特別是一段時間內多次震蕩的影響。研究表明，那些多次遭受這種傷害的人更有可能發展出臨床抑鬱症，甚至像阿爾茨海默病這樣的記憶喪失病症。

因此，防止腦震蕩是非常重要的。此外，高級防護頭盔的發展對運動員，以及有腦損傷風險的士兵、工人和其他人的發展至關重要。（3D掃描技術已由頭盔專家Riddell用於其最近的一些型號，而新的3D列印材料也可以改善防護頭盔。）

腦震蕩的情況並不總是防止，而問題的最佳解決方案是儘快發現TBIs的跡象。醫生和物理治療師有這方面的技能，但我們大多數人沒有。

這就是為什麼華盛頓大學開發新的智能手機應用程序和3D列印的PupilScreen設備的原因。

研究員Alex Mariakakis解釋說：「我們的願景是讓一個人拿起電話並使用閃光燈。我們希望每一位關心腦損傷的父母、教練、看護人或緊急醫療技術人員能夠在現場使用它，而無需額外的硬體。」

據研究人員介紹，PupilScreen使用智能手機的攝像機和深度學習軟體來了解一個人的眼睛是如何響應光線的，這個潛在的指標可以用來確診是否可能有腦震蕩。

使用智能手機的相機閃光燈，PupilScreen可以在錄製瞳孔響應的八秒視頻之前刺激眼睛。然後，神經網路處理視頻片段，在八秒鐘內跟蹤瞳孔直徑，並提供可用於診斷的有用數字：收縮速度、直徑變化幅度等。

這就是智能手機的工作原理，但3D列印的附件也是非常重要的。簡單的盒狀結構可以阻擋環境光，從而實現標準化，並最大限度地提高相機閃光燈的效果。3D列印部分也可以使智能手機距離眼睛有一定的距離。

研究人員說，開發PupilScreen的最棘手的部分是軟體如何來區分瞳孔和虹膜。大約4000張眼睛的圖像必須用手注釋，以「教」系統哪一部分是哪一個。然而，現在，這台機器可能比建造它的人更聰明，因為電腦可以量化我們自己眼中不可思議的瞳孔光反射的微妙變化。

早期測試表明，3D列印的智能手機系統正在做它的工作。一項涉及六名TBI患者的試點研究，PupilScreen每次能正確區分健康患者與受傷的患者。今年秋天計划進行一項涉及教練、緊急醫療技術人員和醫生的研究。

PupilScreen的商業版本在兩年內可以使用，但研究人員在設備準備就緒之前仍然有一些可行的方法。目前，該系統能用於確定嚴重的TBI，但是在識別非常輕微的腦震蕩時仍需要研究。然而，華盛頓大學團隊預計即將到來的秋季試驗將大大改善這一裝置。

因此，PupilScreen可以成為第一個在非醫療環境中提供腦震蕩診斷結果的設備。

大學醫學院的Lynn McGrath博士說：「PupilScreen給了我們用於確診腦震蕩的能力，經過進一步的測試，我們認為這個設備將使小聯盟教練的所有人都能迅速檢測和分類頭部受傷。」

目前，PupilScreen的研發團隊正在尋求進一步的合作夥伴以進行下一輪測試，測試時間將於10月開始。

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