De ogen zijn niet alleen de vensters naar de ziel, maar ook het venster om traumatisch hersenletsel op te sporen. Onderzoekers van de Universiteit van Birmingham hebben een niet-invasief, draagbaar apparaat ontwikkeld dat een veilige laser in het oog laat schijnen om biomarkers te detecteren van schade aan hersenweefsel na een hersenschudding of ander traumatisch hersenletsel. Het apparaat kan op het moment van letsel ter plaatse worden gebruikt, waardoor een vroege diagnose wordt gegarandeerd, wat cruciaal is voor het verbeteren van de behandelingsresultaten.
Traumatisch hersenletsel (TBI) kan optreden na een sterke impact, klap of schok op het hoofd of lichaam, waardoor schade ontstaat die kan variëren van mild tot ernstig. Een hersenschudding is een soort traumatisch hersenletsel dat veel voorkomt bij contactsporten. Hoewel traumatisch hersenletsel zich onmiddellijk na het initiële trauma kan ontwikkelen, hebben veel mensen in de vroege stadia weinig klinische symptomen, waardoor het moeilijk is om een diagnose te stellen op het moment van het letsel. Diagnostische hulpmiddelen zoals MRI's en CT-scans zijn duur en werken traag.
Pola Goldberg Oppenheimer, corresponderend auteur van de studie, zei: “Een vroege diagnose van traumatisch hersenletsel is van cruciaal belang omdat cruciale beslissingen over de behandeling binnen het eerste ‘gouden uur’ na het letsel moeten worden genomen. De huidige diagnostische procedures zijn echter afhankelijk van observaties door ambulancepersoneel en MRI- of CT-scans in ziekenhuizen, die op afstand kunnen liggen.”
In de overtuiging dat er een dringende behoefte bestaat aan de ontwikkeling van nieuwe technologieën om een vroege diagnose van traumatisch hersenletsel te garanderen, hebben onderzoekers een niet-invasief handapparaat ontwikkeld dat een oogveilige laser gebruikt om bekende biomarkers voor hersenletsel snel te detecteren.
Aan de achterkant van het oog bevinden zich het netvlies en de oogzenuw. De oogzenuw is een projectie van hersenweefsel en een helder optisch venster voor het observeren van de biochemische processen van de hersenen. Het door de onderzoekers ontwikkelde apparaat maakt gebruik van een op Raman-spectroscopie gebaseerde oogbeschermingslaser (EyeD) om zich te richten op specifieke eiwit- en lipidebiomarkers die worden geproduceerd door gelokaliseerde hersenweefselschade.
Raman-spectroscopie is een zeer specifieke analytische techniek die veranderingen in ziektespecifieke diagnostische biomarkers nauwkeurig kan identificeren door de subtiele reacties van moleculen op verstrooid licht te meten, waardoor realtime, kwantitatieve diagnostische informatie wordt verkregen. Uit eerder onderzoek is gebleken dat de technologie veranderingen in hersen- en oogweefsel bij dieren met verschillende gradaties van hersenbeschadiging nauwkeurig kan detecteren en de meest subtiele veranderingen kan vastleggen.
EyeD maakt gebruik van een smartphonecamera en de onderzoekers testten deze op een 'prothetisch oog'. Een "prothetisch oog" dat een echt oog benadert, wordt vaak gebruikt bij de ontwikkeling en evaluatie van beeldvorming van het netvlies om er zeker van te zijn dat het de achterkant van de oogbol kan uitlijnen en scherpstellen. Vervolgens testten ze het op varkensogen, en het apparaat kon duidelijk onderscheid maken tussen traumatisch hersenletsel en gezonde controles. Door het zelfoptimaliserende Kohonen Index Network (SKiNET) neurale netwerkalgoritme in EyeD te integreren, kunnen gegevens automatisch worden geïnterpreteerd zonder deskundige ondersteuning, waardoor de snelheid en de kosten van de diagnose aanzienlijk worden verbeterd.
Onderzoekers zeggen dat het gebruik van smartphonecamera's de bruikbaarheid van het apparaat zal verbeteren. Het op een smartphone camera gebaseerde systeem is eenvoudig te gebruiken en produceert, in combinatie met AI-diagnoseondersteuning, een uitvoer wanneer het voldoende signaal ontvangt. De ervaring met het gebruik van smartphones om beelden vast te leggen is alomtegenwoordig, dus de acceptatie door de gebruiker is hoog.
Verder onderzoek zal bepalen in hoeverre paramedici en artsen afhankelijk zijn van het apparaat om hun besluitvorming te sturen, maar de onderzoekers voorzien dat EyeD in de huidige praktijk zal worden geïntegreerd.
"EyeD-metingen zullen deel uitmaken van een geprotocolleerde beslissingsboom, bijvoorbeeld: normale EyeD + geen 'rode vlag'-symptomen of -tekens zouden het hoofdletsel classificeren als een milde TBI en zouden geen ziekenhuisevaluatie vereisen; abnormale EyeD zou aanvullende evaluatie op de afdeling spoedeisende hulp vereisen, "aldus de onderzoekers.
Het proof-of-concept-apparaat is klaar voor verdere evaluatie, inclusief klinische haalbaarheids- en werkzaamheidsstudies.
Het onderzoek werd gepubliceerd in het tijdschrift Science Advances.