Новое исследование предоставляет клиницистам данные о пути к сознанию после черепно-мозговой травмы. Исследование может помочь проложить путь к более персонализированным и эффективным стратегиям ухода за пациентами в условиях интенсивной терапии и реабилитации.
Тысячи пациентов с травмами головного мозга ежегодно ошибочно считаются «не реагирующими»
Каждый год тысячи пациентов с травмами головного мозга в больницах по всей территории Соединённых Штатов получают диагноз «не реагирующие». Однако новые исследования показывают, что до четверти таких людей могут быть в сознании, но просто неспособны это показать.
Это несоответствие, известное как когнитивно-моторная диссоциация (CMD), представляет собой одно из наиболее актуальных диагностических «слепых пятен» в неврологии и интенсивной терапии.
Для решения этой проблемы Мофакхам и Микелл разработали первый в своём роде инструмент искусственного интеллекта (ИИ) под названием SeeMe, который обнаруживает признаки скрытого сознания путём анализа микроскопических движений лица, невидимых невооружённым глазом.
Их выводы показывают, что SeeMe может выявить признаки осознания на четыре-восемь дней раньше, чем традиционные клинические обследования.
Работа напрямую решает центральную дилемму, изложенную в эпохальном исследовании 2024 года в журнале The New England Journal of Medicine, проведённом Бодиеном и другими, которое показало, что от 15 до 25% пациентов, диагностированных как «не реагирующие» в отделении интенсивной терапии (ОИТ), могут сохранять функции высокого уровня головного мозга, но стандартные прикроватные тесты недостаточно чувствительны, чтобы это обнаружить. Такая ошибочная диагностика задерживает лечение и реабилитацию пациентов, которые в противном случае могли бы выздороветь.
«Мы разработали SeeMe, чтобы заполнить разрыв между тем, что пациенты могут делать, и тем, что клиницисты могут наблюдать», — говорит Мофакхам, старший автор исследования, доцент и заместитель председателя по исследованиям в отделении нейрохирургии и доцент кафедры электротехники и вычислительной техники в Инженерном колледже и прикладных науках Университета Стони Брук.
«Тот факт, что кто-то не может двигать конечностями или говорить, не означает, что он не в сознании. Наш инструмент выявляет те скрытые физические усилия пациентов, которые показывают, что они в сознании».
В клиническом исследовании участвовали 37 пациентов с острой черепно-мозговой травмой и комой
В клиническом исследовании участвовали 37 пациентов с острой черепно-мозговой травмой и комой. SeeMe использовал видео высокой чёткости и компьютерное зрение для измерения непроизвольных реакций лица на вербальные команды, такие как «откройте глаза» или «покажите мне улыбку». Эти едва заметные реакции, которые обычно не улавливаются врачами или медсестрами, записывались и анализировались с помощью машинного обучения.
У большинства пациентов из этой группы SeeMe обнаружил целенаправленные движения за четыре дня до того, как бригада клинической помощи распознала физические движения пациентов.
«Этот вид работы показывает, что будущее медицины лежит на пересечении дисциплин, поскольку мы начинаем видеть всё больше применений ИИ и инженерии в медицине. С помощью такого подхода мы стремимся превратить сложные данные в инструменты, которые помогут врачам быстрее и лучше принимать решения для пациентов, когда счёт идёт на часы», — говорит Мофакхам.
Кроме того, пациенты из исследования, у которых были выявлены ранние реакции с помощью SeeMe, с гораздо большей вероятностью приходили в сознание и демонстрировали лучшие функциональные результаты при выписке.
«Это не просто новый диагностический инструмент, это потенциальный прогностический маркер», — говорит Микелл, нейрохирург, соруководитель исследования, клинический доцент и заместитель председателя отделения нейрохирургии.
«Семьи часто спрашивают нас, сколько времени потребуется, чтобы близкий человек пришёл в себя, или придёт ли он в сознание вообще. Это исследование помогает нам ответить на эти вопросы с большей уверенностью, основываясь на данных, а не только на опыте или инстинкте», — объясняет Микелл.
Авторы также подчёркивают глубокие этические последствия использования инструмента для пациентов с черепно-мозговыми травмами (ЧМТ) и восстановлением. Ошибочная диагностика не реагирующих состояний может привести к ненадлежащему отказу от лечения, ограниченному доступу к нейрореабилитации и упущенным возможностям для терапии.
Исследование Бодиена и других подчёркивает настоятельную необходимость в объективных инструментах для выявления CMD у постели больного, инструментах, которые не требуют дорогостоящего сканирования или инвазивных процедур. SeeMe является одним из решений, поскольку он неинвазивен, недорог и масштабируем, по словам Мофакхама и Микелла. Система требует только камеру и программное обеспечение с открытым исходным кодом, что делает её жизнеспособной даже в больницах и отделениях интенсивной терапии с ограниченными ресурсами.
По мере того как SeeMe приближается к более масштабным клиническим испытаниям и потенциальному одобрению регулирующих органов, исследовательская группа планирует интегрировать инструмент в стандартную практику интенсивной терапии, объединив его с ЭЭГ и другими потоками данных для создания мультимодальной платформы мониторинга сознания. Они также считают, что SeeMe является ярким примером того, как ИИ может восстановить независимость пациентов, позволяя им говорить без слов.
Исследование опубликовано в журнале Nature Communications Medicine.
Работа над обоими исследованиями финансировалась за счёт многочисленных институциональных стартовых грантов, которые поддерживают текущее сотрудничество между отделениями нейрохирургии и электротехники и вычислительной техники в Университете Стони Брук.
Источник: Университет Стони Брук.