Новая технологическая разработка впервые позволяет исследователям отслеживать изменения размера зрачка и направления взгляда за закрытыми глазами с помощью бесконтактной инфракрасной визуализации. В будущем отслеживание изменений размера зрачка поможет определить состояние бодрствования во сне, анестезии и интенсивной терапии, а также поможет отслеживать глубину седации, выявлять судороги и кошмары, распознавать боль или реакцию, которые могут возникнуть после травмы и в отделениях интенсивной терапии. Исследователи ожидают, что эта технология имеет большой потенциал, чтобы стать важным инструментом в клинической помощи.

Прорыв был достигнут группой исследователей из Тель-Авивского университета во главе с докторантом Омером Беном Бараком-Дрором под совместным руководством профессора Ювала Нира с кафедры физиологии, факультета медицинских и санитарных наук, школы нейронауки Сагол и кафедры биомедицинской инженерии; и профессора Израиля Ганнота с кафедры биомедицинской инженерии. Другие члены команды включают доктора Михала Теппер, доктора Барака Хадада, доктора Хани Бархума и Дэвида Хаггиага.

Исследование опубликовано в журнале Communications Medicine.

Профессор Нир отмечает, что «часто говорят, что глаза — это окна души». Действительно, размер зрачка постоянно меняется, расширяясь или сужая его, чтобы регулировать количество поступающего света, при этом предоставляя ценную клиническую информацию. Мы все знаем, что наши зрачки становятся меньше при ярком свете и больше в темноте. Но это только одна из причин, по которой зрачки меняют размер. Они также расширяются, когда мы стимулируемся, например, когда реагируем на внезапное событие или когда испытываем боль. В таких случаях наша вегетативная нервная система служит сигналом тревоги и готовит нас к действию.

Отслеживание размера зрачка и движений глаз может быть критически важным во многих клинических ситуациях. Однако до сих пор это было ограничено сценариями с открытыми глазами. Не было метода, который позволял бы кому-либо делать это, когда глаза закрыты.

В новом исследовании описывается инновационная технология, которая сочетает в себе визуализацию в коротковолновом инфракрасном диапазоне (SWIR) с алгоритмами глубокого обучения для выполнения бесконтактной пупиллометрии и отслеживания движения глаз за закрытыми веками.

«Чтобы установить и проверить нашу технологию, мы сосредоточились на зрачковом световом рефлексе (PLR), когда зрачок сужается в ответ на внезапную вспышку света, а затем расширяется до нормы. Это базовый рефлекс, который происходит симметрично на обоих глазах у здоровых людей. Мы провели эксперименты, проверяя нашу технологию на закрытом глазу, сравнивая результаты с данными для открытого глаза», — сказал Омер Бен Барак-Дрор, ведущий автор исследования в Тель-Авивском университете.

Профессора Нир и Ганнот отмечают: «Наш метод позволяет успешно отслеживать точную динамику зрачкового светового рефлекса в условиях закрытых глаз, выявляя изменения размера зрачка после каждой вспышки света у отдельных субъектов, а также точно оценивать, куда направлен взгляд, с точностью до нескольких степеней точности. Система работает на длинах волн, где свет имеет максимальную глубину проникновения в биологическую ткань, и, анализируя данные с использованием алгоритмов глубокого обучения , мы можем выйти за рамки того, что обычно возможно при использовании стандартных методов получения изображений в ближнем инфракрасном диапазоне».

Доктор Теппер добавляет, что информация, собранная с помощью непрерывного бесконтактного мониторинга, является важнейшим элементом электронной медицинской карты пациента (ЭМК) и помогает принимать решения относительно оптимального медицинского лечения.

Исследователи заключают: «Наша технология, подкрепленная патентной заявкой , прокладывает путь к разработке устройств с широким спектром клинических и коммерческих применений в областях, начиная от медицины сна, мониторинга уровня седации и интраоперационной осведомленности при анестезии, до оценки боли и реактивности у нереагирующих пациентов или в отделениях интенсивной терапии и травматологии неврологии».