Eye-Tracking-Test kann Gehirnerschütterung erkennen

Ein Eye-Tracking-Test kann die mit einer Gehirnerschütterung verbundene Störung der Augenbeweglichkeit erkennen und quantifizieren, wie eine neue Studie zeigt.

Forscher berichten, dass der Test, ein neuartiges Eye-Tracking-Gerät, Patienten mit Gehirnerschütterung von gesunden Kontrollen oder solchen mit Nicht-Kopfverletzungen unterschied. Der vom Gerät erkannte Grad der Störung der Augenbewegungen korrelierte auch mit der Schwere der Verletzung.

Die Technik ist eine sensible, objektive Methode zur Trennung von Gehirnerschütterungen von anderen Bedingungen, führen Autor Uzma Samadani, MD, PhD, sagte Medscape Medical News.

“Ich hoffe, dass wir die Art und Weise ändern, wie Gehirnerschütterungen diagnostiziert und definiert werden”, sagte sie.

Dr. Samadani, Co-Direktor, Steven und Alexandra Cohen Veterans Center für PTBS und TBI in New York, New York, und ihre Kollegen veröffentlichten die Studie online im Journal of Neurotrauma. Dr. Samadani berichtete, dass sie ein finanzielles Interesse an Oculogica hat, einem Unternehmen, das sie mitbegründet hat, um die in dieser Studie verwendete Technologie namens Eyebox zu vermarkten.

Keine neue Idee

Die Verwendung von Augenbewegungen zur Erkennung von Gehirnerschütterungen ist keine neue Idee. Aufzeichnungen über den Ansatz gehen auf den Edwin Smith Papyrus zurück, eine altägyptische Abhandlung über Unfallchirurgie. “Als ich in der Literatur nach dem ältesten bekannten Beispiel für abnormale Augenbewegungen im Zusammenhang mit Hirnverletzungen suchte, ging ich immer wieder hin und her”, sagte Dr. Samadani. “Ich war in den 50ern, 40ern und 30ern und plötzlich war ich in 1500 BCE.”

Ärzte diagnostizieren immer noch häufig eine Gehirnerschütterung, indem sie die Augenbewegungen der Patienten beobachten und sie bitten, der Bewegung eines Fingers zu folgen.

Solche Methoden können funktionieren, sagte Dr. Samadani. “Ich würde sagen, sie sind je nach Prüfer variabel. Wenn Sie einen wirklich großen Augenarzt oder Optiker bekommen, können sie wirklich subtile Unterschiede erkennen.”

Aber oft konzentrieren sich die Praktizierenden darauf, wie gut die Probanden einem Befehl folgen können, ihre Augen von einem Punkt zum anderen zu bewegen, sagte Dr. Samadani. Jemand, der von einer Verletzung benommen ist, kann nicht in der Lage oder nicht willens sein, Anweisungen zu hören. Kinder oder Personen, die nicht die Sprache des Prüfers sprechen, können ebenfalls Probleme haben, die Anweisungen zu befolgen.

Für eine objektivere Messung haben sie einen neuartigen Algorithmus zur Verfolgung von Augenbewegungen entwickelt, der verfolgt, wie sich die Augen des Probanden über 200 Sekunden vertikal und horizontal bewegen, während das Subjekt ein Video ansieht.

“Es ist uns egal, wohin Sie schauen”, sagte Dr. Samadani. “Wir kümmern uns darum, dass sich Ihre Augen im Laufe der Zeit zusammen bewegen.” Aus diesem Grund könnte es bei Personen, die Anweisungen nicht befolgen können, einschließlich Tieren, besser funktionieren”, sagte Dr. Samadani.

Die Möglichkeit, Gehirnerschütterungen mit diesem Ansatz zu diagnostizieren, kam Dr. Samadani erstmals in den Sinn, als sie Augenbewegungen bei Patienten in minimal bewussten und anhaltenden vegetativen Zuständen untersuchte.

“Wir stellten fest, dass Menschen mit Schwellungen im Gehirn ihre Augen nicht auf die gleiche Weise bewegen konnten wie normale gesunde Kontrollpersonen”, sagte sie. “Mir wurde sofort klar, dass dies enorme Auswirkungen auf Gehirnerschütterungen hatte.”

Aktuelle Definitionen von Gehirnerschütterung hängen von subjektiven Kriterien ab, und viele wurden vorgeschlagen. Dr. Samadani glaubt, dass die Technik ihres Teams eine Gehirnerschütterung objektiv von anderen Arten von Hirnverletzungen trennen kann. “Für mich ist eine Gehirnerschütterung eine radiologisch stille Hirnverletzung”, sagte sie. “Wenn Sie es auf CT-Scan sehen können, ist es keine Gehirnerschütterung; Es ist eine strukturelle Hirnverletzung.”

Dr. Samadanis Team hofft, Augenbewegungsmessungen als Mittel zur Erkennung von Gehirnerschütterungen zu validieren, zu standardisieren und zu automatisieren. Sie haben eine Firma namens Oculogica gegründet, um ein tragbares Gerät zu entwerfen und zu verkaufen, das in der Notaufnahme oder am Ort einer Verletzung, z. B. am Rande eines Fußballspiels, verwendet werden kann.

Um einen Prototyp des Geräts zu testen, verglichen sie und ihre Kollegen prospektiv vier Gruppen von Erwachsenen:

• Gesunde Kontrollen (n = 64)

• Patienten mit Kopftrauma mit Hirnschäden sichtbar auf CT (n = 13)

• Patienten mit Kopftrauma ohne Hirnverletzung sichtbar auf CT (n = 39)

• Patienten mit Trauma, an dem der Kopf nicht beteiligt war (n = 23)

Die Forscher fanden heraus, dass Patienten mit Kopftrauma häufiger als die gesunden Personen Schwierigkeiten hatten, ihre Augen horizontal in fünf von fünf Maßnahmen zu bewegen, unabhängig davon, ob eine Hirnverletzung auf CT auftauchte. Der Unterschied war statistisch signifikant (P < .02).

Es gab einen ähnlichen Unterschied zwischen den Schädeltrauma-Patienten und den gesunden Patienten bei einer von fünf vertikalen Maßnahmen.

Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass drei Metriken für horizontale disconjugacy in der alle trauma-Patienten entsprachen klinischen Anzeichen einer Gehirnerschütterung, gemessen mit dem Sport Concussion Assessment Tool, Third Edition (SCAT3), und die Standardisierte Bewertung der Gehirnerschütterung.

Die Forscher testeten auch das Gleichgewicht der Teilnehmer. Sie fanden keinen Unterschied zwischen den Patienten mit Kopftrauma und den Trauma-Patienten mit anderen Körperverletzungen.

Nur 39 Trauma-Patienten kehrten zur Nachsorge zurück. Die abnormalen Augenbewegungen bei diesen Patienten verbesserten sich im Laufe der Zeit.

Diejenigen ohne Hirnschäden sichtbar auf CT erreicht das gleiche Niveau wie die unverletzten Kontrollen. Diejenigen, deren Hirnschäden im CT sichtbar waren, unterschieden sich jedoch in vier von fünf horizontalen Messungen mehr als 4 Wochen nach ihren Verletzungen signifikant von den normalen Kontrollen.

“Gehirnerschütterung kann die erste von mehreren neurologischen Störungen sein, für die Eye-Tracking die bevorzugte Diagnose sein wird”, schreiben die Autoren. “Andere Kandidatenstörungen sind Hydrozephalus, intrakranielle Hypertonie, Normaldruckhydrozephalus und neurodegenerative Erkrankungen.”

Vielversprechende Technologie

Die neue Technologie “ist vielversprechend”, sagte Christopher Giza, MD, gegenüber Medscape Medical News. Dr. Giza, der das Steve Tisch BrainSPORT Concussion Program an der University of California in Los Angeles leitet, war nicht an der Studie beteiligt.

Er stimmte Dr. Samadani zu, dass der Test hilfreiche neue objektive Kriterien für die Diagnose einer Gehirnerschütterung liefern könnte.

Aber er wies auf einige Einschränkungen der Studie hin. Erstens ist die Stichprobengröße relativ klein, und zweitens wurden die Ergebnisse nicht mit den traditionelleren Messungen der Augenbewegung bei Patienten mit Kopfverletzungen verglichen.

“Wir wissen nicht, ob ihre Methode Sachen aufnimmt, die nicht gefunden worden wären”, sagte er mit diesen traditionelleren Ansätzen. “Es könnte sein, dass ich, wenn ich einen Patienten untersuche und ihn meinen Finger ganz nach links und ganz nach rechts verfolgen lasse, etwas aufnehme, was sein Test nicht aufnimmt.”

Dr. Samadani hat Patente eingereicht, die die in diesem Papier verwendete Technologie beschreiben. Diese Patente gehören der New York University (NYU) und dem Department of Veterans Affairs (VA) und sind an Oculogica Inc. lizenziert, ein Unternehmen, das von Dr. Samadani und dem Münzprüfer Robert Ritlop mitbegründet wurde. Dr. Samadanis Forschung und die Arbeit der Statistiker Meng Qian, PhD, und Meng Li, MS, werden vom Steven und Alexandra Cohen Veterans Center für posttraumatischen Stress und traumatische Hirnverletzungen unterstützt. Diese Arbeit wird auch vom NYU Applied Research Support Fund gesponsert. Dr. Samadanis Arbeit wird auch durch einen VA Merit Award und vom National Space and Biomedical Research Institute finanziert, um Eye-Tracking als diagnostisches Instrument für erhöhten Hirndruck zu bewerten. Dr. Giza hat keine relevanten finanziellen Beziehungen offengelegt.

J Neurotrauma. Online veröffentlicht Januar 12, 2015. Zusammenfassung