Инструмент за компютърно зрение открива признаци на съзнание при пациенти в кома

Инструментът за компютърно зрение SeeMe успя да открие нискоамплитудни, волеви движения на лицето при пациенти с остра мозъчна травма, изпаднали в кома. Изследователи от университета "Стоуни Брук", Ню Йорк, го тествали, като съоръжението установило незабележимите за човешкото око движения дни преди лекарите да идентифицират явни реакции.

Начини за установяване на скрито съзнание

Съществуват начини за установяване на скрито съзнание с електроенцефалограма (ЕЕГ) и функционална магнитно-резонансна томография (фМРТ). Те невинаги са налични и не са идеални. Много пациенти с остра мозъчна травма в ранните етапи на лечение не показват наглед никакви признаци или те са толкова малки или редки, че просто се пропускат.

Изследователите от университета проектират инструмента SeeMe заради проучване на тема "Компютърното зрение открива скрити волеви движения на лицето при пациенти с мозъчни травми, които не реагират". Целта им е да определят количествено малки движения на лицето в отговор на слухови команди, за да бъде установено ранно, предизвикано от стимули поведение. Проучването е публикувано в списание Communications Medicine.

Как инструментът за компютърно зрение открива ранни признаци

В изследването участват 37 пациенти с остра мозъчна травма в кома и 16 здрави доброволци между 18- и 85-годишна възраст. Хората в безсъзнание имали начален резултат по Глазгоу кома скалата ≤8 без предходни неврологично инвалидизиращи диагнози. SeeMe маркира порите на лицето с резолюция приблизително 0,2 мм и проследява векторите на движение, докато участниците чуват командите "Отворете очи", "Покажете си усмивката" и "Изплезете език".

Сесиите са заснети на видео, направени след клинично безопасни паузи от седация (назначаване и прилагане на успокоителни лекарства), когато е възможно, и сравнени със "слепи" оценки от оценители и стандартни прегледи. Очните реакции са сравнени с показателите за зрение по скалата на Глазгоу, а реакциите на устата - със слуховите критерии по скалата за възстановяване от кома.

Двама оценители, които нямат информация за пациентите, прегледали всяко видео с предварително зададени правила за време и конкретно място на интерес, както и с критерии за скрининг на артефакти. Резултатите сочат, че инструментът SeeMe открива по-рано и по-обхватно волевите движения. Отварянето на очите е засечено средно 9,1 дни след нараняване, докато чрез клиничен преглед то е установено след 13,2 дни.

Чрез клиничен преглед SeeMe констатира отваряне на очите при 30 от 36 пациенти (85,7%) в сравнение с 25 от 36 (71,4%). Сред хората в кома без ендотрахеална тръба, закриваща устата, инструментът за компютърно зрение е засякъл движения при 16 от 17 пациенти (94,1%).

При 7 участници с анализируеми видеоклипове на устата и следване на клинични команди SeeMe идентифицира възпроизводими отговори средно 8,3 дни по-рано. Амплитудата и честотата на положителните отговори от инструмента корелират с резултатите от изписването по скалата на Глазгоу, със значими резултати по скалата на Крускал-Уолис и за двата показателя.

Дълбочинен класификатор на невронна мрежа, обучен върху SeeMe-позитивни проучвания, установява специфичност на командите с 81% точност за отваряне на очите и обща точност от 65%. Допълнителните наблюдения са по-малко, с 37% за движение на езика и 47% за усмивка, което сочи, че е по-силна специфичността за очите.

Авторите на изследването стигат до извода, че пациентите с остра мозъчна травма могат да проявяват нискоамплитудни, предизвикани от стимули лицеви движения, преди да са налице явни признаци. Това предполага, че много хора в скрито съзнание може да имат двигателно поведение, което не е отчетено от лекарите.
По-ранното идентифициране би могло да помогне на семейството, да насочи времето за рехабилитация и да послужи като количествен сигнал за бъдещо наблюдение или за комуникационни стратегии, основани на интерфейс, но допълвайки стандартните прегледи.