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Mirando conmoción cerebral en el ojo
Pregúntele a tres neurólogos si alguien tiene una conmoción cerebral, dice Rosina Samadani '89, SM '92, y obtendrá cuatro opiniones diferentes. Una conmoción cerebral, generalmente causada por un golpe en la cabeza, es una lesión que afecta temporalmente la función cerebral. Pero el daño generalmente no aparece en los escáneres cerebrales, y sin un estándar clínico, o incluso una lista de verificación de síntomas acordada, el diagnóstico se reduce a un juicio basado en cosas difíciles de evaluar, como qué tan mareado o somnoliento se siente alguien. . Samadani y su hermana, Uzma Samadani , profesor asociado de neurocirugía en la Universidad de Minnesota, quiere cambiar eso.
Hace unos siete años, Uzma estaba tratando de determinar si los pacientes con lesiones cerebrales graves estaban mejorando, por lo que desarrolló un dispositivo de seguimiento ocular para ver si podían seguir un video en movimiento en una pantalla. La práctica de evaluar el movimiento ocular para detectar lesiones cerebrales se remonta a miles de años, pero desapareció en gran medida con la llegada de la radiología y la tomografía computarizada. Tan pronto como apareció la radiología y se obtuvieron estas bellas imágenes del cerebro, dice Uzma, la gente dejó de depender tanto de observar los movimientos físicos de los ojos.
Mientras evaluaba los datos recopilados por su dispositivo, se dio cuenta de que le permitía detectar no solo la capacidad de seguimiento de los pacientes, sino también las restricciones en el rango de movimiento de sus ojos. Se dio cuenta de que estas restricciones indicaban problemas con vías nerviosas específicas, lo que significa que había encontrado una manera de medir, y posiblemente localizar, una lesión cerebral.
El movimiento del globo ocular y de la pupila está controlado por tres pares de nervios craneales que emergen del tronco encefálico y se extienden hacia adelante, un nervio a lo largo de cada lado del cerebro, para conectarse con los músculos oculares. La presión sobre esos nervios ralentiza su actividad. Dado que cada par de nervios craneales gobierna diferentes aspectos del movimiento ocular, razonó Uzma, los datos de seguimiento ocular podrían revelar qué nervios se ven afectados por la presión o el daño en el cerebro, e incluso señalar el sitio de una lesión. Por ejemplo, si el movimiento está afectado en ambos ojos pero los ojos están coordinados, eso probablemente significa que la lesión está en el tronco encefálico, lo que afectaría a ambos lados del par de nervios. Si solo un ojo está afectado, eso sugiere que la lesión está en una sección del nervio que ya ha emergido del tronco encefálico.
Rosina Samadani '89, SM '92 (izquierda), es directora ejecutiva de Oculogica, que fundó su hermana, Uzma.
Uzma planeó que la tecnología estuviera disponible en línea de forma gratuita, pero se dio cuenta de que pocas instalaciones tendrían los recursos para configurarla correctamente. Así que ella fundó Oculologica en 2013 para venderlo listo para usar. Rosina, quien estudió ingeniería mecánica en el MIT, obtuvo un doctorado en ingeniería biomédica de la Universidad Northwestern y tenía 18 años de experiencia en la industria de dispositivos médicos como consultora de atención médica (incluidos siete años en McKinsey) y fundador de dos startups. Las hermanas nunca imaginaron que colaborarían profesionalmente, pero Uzma pensó que Rosina tenía las habilidades perfectas para Oculogica; la contrató como directora ejecutiva en 2015.
El dispositivo de seguimiento ocular de mesa de la compañía, una máquina llamada EyeBox, envía un pequeño video en el sentido de las agujas del reloj alrededor del perímetro de una pantalla rectangular durante 220 segundos. (Los videos de prueba, que incluyen un video musical de Shakira, fueron examinados cuidadosamente para cumplir con una lista de una docena de criterios; por ejemplo, no pueden tener luces intermitentes). Mientras un paciente mira el video desde un reposacabezas estable, un binocular La cámara realiza un seguimiento por separado de cada ojo y recopila alrededor de 100.000 puntos de datos a alta frecuencia. Los datos se introducen en algoritmos que calculan casi 100 métricas diferentes que cuantifican cosas como la velocidad, la coordinación y el rango de movimiento. Utilizando análisis estadísticos y aprendizaje automático, Uzma identificó las métricas más fuertemente correlacionadas con la conmoción cerebral en estudios clínicos, y desarrolló un algoritmo basado en esas métricas para calificar la gravedad de una lesión cerebral. Una puntuación de 10 o más es el umbral de Oculogica para una conmoción cerebral. (Uzma ha visto puntajes tan altos como 30 bajos; Rosina dice que generalmente obtiene puntajes de 1.5 a 2.5 en su estado normal y saludable). EyeBox también detecta la inflamación intracraneal, que puede ser causada por una conmoción cerebral y otras afecciones cerebrales.
Si bien hay otros rastreadores oculares médicos en el mercado, requieren una línea de base y evalúan solo la atención, esencialmente, la voluntad del paciente de seguir un estímulo elegido, asumiendo la capacidad para hacerlo. EyeBox, que no requiere pruebas de referencia, mide la función de los nervios craneales y proporciona lo que ha sido tan esquivo en la medicina de lesiones cerebrales: un indicador fisiológico de la función cerebral. Este tipo de evaluación objetiva podría conducir a una forma de clasificar las lesiones cerebrales y rastrear la recuperación. La esperanza, dice Rosina, es que abriría las compuertas para desarrollar terapias apropiadas.
EyeBox se encuentra en ensayos clínicos y Oculogica está trabajando para obtener la aprobación de la FDA para el diagnóstico de conmociones cerebrales, algo que ningún otro dispositivo tiene actualmente. El Departamento de Defensa, el Centro de Entrenamiento Olímpico de los Estados Unidos y dos escuelas secundarias en Beaver Dam, Wisconsin, se encuentran entre las organizaciones que han probado el dispositivo. Se están realizando otros estudios de EyeBox en el Hospital Infantil de Boston, la Clínica Mayo y el Hospital Infantil de Filadelfia.
Una consola de operador muestra una prueba EyeBox en curso. Para realizar la prueba, un sujeto ve un video que se desplaza por una pantalla durante 220 segundos mientras la cámara de EyeBox sigue los movimientos de sus ojos.
Mientras Oculogica espera los resultados de esos estudios, Uzma continúa identificando nuevas métricas y perfeccionando los algoritmos del dispositivo, y la empresa está desarrollando una versión más portátil de EyeBox. Los militares podrían usar una versión más pequeña en el campo, o posiblemente incluso al margen los entrenadores y entrenadores.
El entrenador principal de fútbol americano de Beaver Dam High School, Steve Kuenzi, dice que la única prueba aprobada ahora disponible para los entrenadores requiere que los niños respondan preguntas en una computadora, tanto antes como después de una lesión. No creo mucho en lo que te dice, dice Kuenzi, explicando que no puedes saber cuánto esfuerzo pone un estudiante en una prueba de este tipo. Los estudios también muestran que las pruebas de referencia pueden ser poco confiables: los atletas pueden hacerlo mal a propósito para aumentar las probabilidades de que puedan seguir jugando después de una lesión.
Cuando Rosina probó EyeBox en aproximadamente 100 de los jugadores de Kuenzi, se acercó a él para que volviera a evaluar a varios que habían recibido puntajes altos. Primero en su lista estaba un jugador que había sido golpeado fuerte en la práctica la noche anterior pero pasó una evaluación de conmoción cerebral tradicional. Otro era un estudiante que se había lesionado en un juego unos días antes; la mayoría de los demás jugaron en posiciones de alta colisión.
El primer niño que me mencionó me convenció, dice Kuenzi. El hecho de que un jugador que acababa de sufrir un gran golpe tuviera la puntuación más alta, por encima de 10, fue bastante revelador, dice. Otro estudiante probó bajo pero luego fue golpeado en la práctica esa tarde; cuando Rosina lo probó con EyeBox nuevamente en el hospital esa noche, su puntaje aumentó significativamente, dice su madre, Kelly Braker. Fue evaluado repetidamente durante los meses siguientes, y Braker se tranquilizó a medida que su puntaje disminuía gradualmente. Estás como, está bien, obviamente está mejorando, dice ella.
Al minimizar las conjeturas involucradas en el diagnóstico de conmociones cerebrales, dice Kuenzi, ese tipo de herramienta puede ser de gran ayuda para los entrenadores que intentan proteger a los jugadores y defender un deporte que se considera cada vez más peligroso. Estás hablando del cerebro, dice. No vamos a jugar con eso.