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Regarder une commotion cérébrale dans les yeux
Demandez à trois neurologues si quelqu'un a une commotion cérébrale, dit Rosina Samadani '89, SM '92, et vous obtiendrez quatre opinions différentes. Une commotion cérébrale, généralement causée par un coup à la tête, est une blessure qui altère temporairement les fonctions cérébrales. Mais les dommages n'apparaissent généralement pas sur les scanners cérébraux - et sans norme clinique, ni même une liste de contrôle des symptômes convenue, le diagnostic se résume à un jugement basé sur des choses difficiles à évaluer comme la nausée ou la somnolence d'une personne. . Samadani et sa sœur, Ouzma Samadani , professeur agrégé de neurochirurgie à l'Université du Minnesota, veut changer cela.
Il y a environ sept ans, Uzma essayait de déterminer si les patients gravement lésés au cerveau s'amélioraient, alors elle a développé un appareil de suivi oculaire pour voir s'ils pouvaient suivre une vidéo en mouvement sur un écran. La pratique consistant à évaluer les mouvements oculaires pour détecter les lésions cérébrales remonte à des milliers d'années, mais elle a en grande partie disparu avec l'avènement de la radiologie et de la tomodensitométrie. Dès que la radiologie est arrivée et que vous avez eu ces belles images du cerveau, dit Uzma, les gens ont cessé de se fier autant aux mouvements physiques des yeux.
En évaluant les données recueillies par son appareil, elle s'est rendu compte que cela lui permettait de détecter non seulement la capacité de suivi des patients, mais également les restrictions dans l'amplitude de mouvement de leurs yeux. Il lui est apparu que ces restrictions indiquaient des problèmes avec des voies nerveuses spécifiques, ce qui signifie qu'elle avait trouvé un moyen de mesurer – et éventuellement de localiser – une lésion cérébrale.
Les mouvements du globe oculaire et de la pupille sont contrôlés par trois paires de nerfs crâniens qui émergent du tronc cérébral et s'étendent vers l'avant, un nerf de chaque côté du cerveau, pour se connecter aux muscles oculaires. La pression exercée sur ces nerfs ralentit leur activité. Étant donné que chaque paire de nerfs crâniens régit différents aspects du mouvement oculaire, a expliqué Uzma, les données de suivi oculaire pourraient révéler quels nerfs sont affectés par la pression ou les dommages dans le cerveau, et même indiquer le site d'une blessure. Par exemple, si le mouvement est altéré dans les deux yeux mais que les yeux sont coordonnés, cela signifie probablement que la blessure se situe dans le tronc cérébral, ce qui affecterait les deux côtés de la paire de nerfs. Si un seul œil est touché, cela suggère que la blessure se situe dans une section de nerf qui a déjà émergé du tronc cérébral.
Rosina Samadani '89, SM '92 (à gauche), est PDG d'Oculogica, que sa sœur, Uzma, a fondée.
Uzma prévoyait de rendre la technologie disponible gratuitement en ligne, mais elle s'est rendu compte que peu d'installations auraient les ressources pour la configurer correctement. Elle a donc fondé Oculogique en 2013 pour le vendre sous forme prête à l'emploi. Elle a reçu l'avis de Rosina, qui avait étudié le génie mécanique au MIT, obtenu un doctorat en génie biomédical de l'Université Northwestern et avait 18 ans d'expérience dans l'industrie des dispositifs médicaux en tant que consultante en soins de santé (dont sept ans chez McKinsey) et fondateur de deux startups. Les sœurs n'avaient jamais imaginé qu'elles collaboreraient professionnellement, mais Uzma pensait que Rosina avait les compétences parfaites pour Oculogica ; elle l'a embauchée comme PDG en 2015.
Le dispositif de suivi oculaire de table de la société, une machine appelée EyeBox, envoie une petite vidéo dans le sens des aiguilles d'une montre autour du périmètre d'un écran rectangulaire pendant 220 secondes. (Les vidéos de test, qui incluent un clip vidéo de Shakira, ont été soigneusement vérifiées pour répondre à une liste d'environ une douzaine de critères ; par exemple, elles ne peuvent pas avoir de lumières clignotantes.) Lorsqu'un patient regarde la vidéo depuis un appui-tête stable, des jumelles La caméra suit séparément chaque œil et rassemble environ 100 000 points de données à haute fréquence. Les données alimentent des algorithmes qui calculent près de 100 mesures différentes quantifiant des éléments tels que la vitesse, la coordination et l'amplitude des mouvements. À l'aide d'analyses statistiques et d'apprentissage automatique, Uzma a identifié les mesures les plus fortement corrélées à la commotion cérébrale dans les études cliniques, et elle a développé un algorithme basé sur ces mesures pour évaluer la gravité d'une lésion cérébrale. Un score de 10 ou plus est le seuil d'Oculogica pour une commotion cérébrale. (Uzma a obtenu des scores aussi élevés que les 30 ; Rosina dit qu'elle obtient généralement un score de 1,5 à 2,5 dans son état normal et sain.) EyeBox détecte également un gonflement intracrânien, qui peut être causé par une commotion cérébrale et d'autres affections cérébrales.
Alors que d'autres trackers oculaires médicaux sont sur le marché, ceux-ci nécessitent une ligne de base et n'évaluent que l'attention, essentiellement la volonté du patient de suivre un stimulus choisi, en supposant qu'il en a la capacité. EyeBox, qui ne nécessite pas de tests de base, mesure la fonction des nerfs crâniens, fournissant ce qui a été si insaisissable dans la médecine des lésions cérébrales : un indicateur physiologique de la fonction cérébrale. Ce type d'évaluation objective pourrait conduire à un moyen de classer les lésions cérébrales et de suivre leur rétablissement. L'espoir, dit Rosina, est que cela ouvrirait les vannes sur le développement de thérapies appropriées.
EyeBox est en cours d'essais cliniques et Oculogica s'efforce d'obtenir l'autorisation de la FDA pour le diagnostic de commotion cérébrale, ce qu'aucun autre appareil ne possède actuellement. Le ministère de la Défense, le centre d'entraînement olympique des États-Unis et deux lycées de Beaver Dam, dans le Wisconsin, font partie des organisations qui ont testé l'appareil. D'autres études EyeBox sont en cours au Boston Children's Hospital, à la Mayo Clinic et au Children's Hospital de Philadelphie.
Une console opérateur affiche un test EyeBox en cours. Pour passer le test, un sujet regarde une vidéo se déplacer sur un écran pendant 220 secondes pendant que la caméra d'EyeBox suit ses mouvements oculaires.
Alors qu'Oculogica attend les résultats de ces études, Uzma continue d'identifier de nouvelles mesures et d'affiner les algorithmes de l'appareil, et la société développe une version plus portable d'EyeBox. Une version plus petite pourrait être utilisée sur le terrain par les militaires, ou peut-être même en marge par les entraîneurs et les formateurs.
L'entraîneur-chef de football de l'école secondaire Beaver Dam, Steve Kuenzi, a déclaré que le seul test approuvé désormais disponible pour les entraîneurs oblige les enfants à répondre à des questions sur un ordinateur, à la fois avant et après une blessure. Je ne crois pas beaucoup à ce qu'il vous dit, dit Kuenzi, expliquant que vous ne pouvez pas savoir combien d'efforts un étudiant met dans un tel test. Des études montrent également que les tests de base peuvent ne pas être fiables : les athlètes peuvent délibérément mal faire pour augmenter leurs chances de continuer à jouer après une blessure.
Lorsque Rosina a testé EyeBox sur environ 100 joueurs de Kuenzi, elle l'a approché pour en tester à nouveau plusieurs qui avaient obtenu des scores élevés. Le premier sur sa liste était un joueur qui avait été durement touché à l'entraînement la nuit précédente, mais qui avait réussi une évaluation traditionnelle de commotion cérébrale. Un autre était un étudiant qui s'était blessé lors d'un match quelques jours plus tôt; la plupart des autres ont joué dans des positions à haute collision.
Le premier enfant qu'elle m'a mentionné, ça m'a en quelque sorte vendu, dit Kuenzi. Le fait qu'un joueur qui venait de subir un coup majeur ait obtenu le score le plus élevé - supérieur à 10 - était assez révélateur, dit-il. Un autre étudiant a testé bas mais a ensuite été touché à l'entraînement cet après-midi-là; Lorsque Rosina l'a testé à nouveau avec EyeBox à l'hôpital cette nuit-là, son score a considérablement augmenté, dit sa mère, Kelly Braker. Il a été testé à plusieurs reprises au cours des mois suivants, et Braker a été rassuré alors que son score diminuait progressivement. Vous êtes comme, d'accord, évidemment, il va mieux, dit-elle.
En minimisant les conjectures impliquées dans le diagnostic des commotions cérébrales, dit Kuenzi, ce type d'outil peut être d'une grande aide pour les entraîneurs qui tentent de protéger les joueurs et de défendre un sport de plus en plus considéré comme trop dangereux. Vous parlez du cerveau, dit-il. On ne va pas s'embêter avec ça.