新AI-enabled,光纤传感器设备可以帮助监测脑损伤
新的AI-enabled,伦敦帝国理工学院开发的光纤传感器设备可以同时测量创伤性脑损伤的关键生物标志物
“有前途”的结果测试的动物大脑组织建议它可以帮助临床医生更好地监测疾病进展和病人对治疗的反应比目前是可能的,这表明高潜在未来人类诊断试验。
头部的人经历一次严重的打击,比如在道路交通事故中,可以受到影响创伤性脑损伤(创伤性脑损伤)——全球死亡和残疾的主要原因,可能导致长期的困难与记忆,浓度和解决问题。
在治疗脑外伤需要不断监控。出于这个原因,颅内探针用于neurocritical保健机构监测损伤发展的关键指标,称为生物标记,如压力和氧气在大脑中。
这些探测器只能测量一个生物标志物在一个时间。别人可以监视多个生物标志物,但需要几个管插入大脑,这进一步导致组织损伤或感染的风险。
帝国的研究人员已经开发出一种病人监控系统监视多个生物标志物后创伤性脑损伤。设备监控四个生物标记物结合能力曾与机器学习算法,使用以前的数据来预测生物标志物浓度基于数据的实时获取。如果优化和证明用于人类,该设备可以帮助医院更有效地监控创伤性脑损伤。
作者Yubing胡博士,在帝国的化学工程系,说,“这是一个有前途的突破。我们的有前景的结果显示准确的生物标志物监测和精确的预测损伤进展,进一步发展后,可以帮助临床医生监控病人的大脑健康和对治疗的反应。”
该研究发表在事。
测试设备
该设备包括一个灵活的为基础光纤插入大脑组织监测脑脊液(CSF)——液体,连接大脑和脊髓。附着的纤维是四个传感电影的同时,不断测量水平的一个生物标志物在脑脊液:pH值、温度、溶解氧、葡萄糖。电影都覆盖着黑鞘减少背景噪音,提高数据精度。
测试装置,研究人员不断监测水平的这些生物标记物在各种状态下的羔羊的大脑。羔羊的大脑,没有遭受了创伤性脑损伤,因此健康,是悬浮在人工脑脊液,研究人员可以调整模仿轻微和严重创伤性脑损伤的脑化学。
首先他们测量健康脑脊液生物标志物,在继续测量之前在轻微然后严重创伤性脑损伤状态。模拟的场景在创伤性脑损伤患者获得更好的医疗治疗,然后再测量轻度创伤性脑损伤状态。
张第一作者Yuqian化学工程学系的博士生,说他们“设备收集医疗数据的宽度只有目前可实现的许多不同的传感器。光纤传感器设备集成了人工智能(AI)减少相声。”
四川大学的南姜博士合著者说,“演示的设备高精度连续测量每个生物标志物在健康、轻度创伤性脑损伤,和严重创伤性脑损伤疾病。”
动态监测
它的高性能包括高灵敏度检测微量的生物标志物(能力),选择性(生物标记物)之间的辨别能力,稳定(能够提供长期监测与最小信号漂移),生物相容性(安全传感器交互的能力与大脑组织在长期植入),和鲁棒性。
机器学习模型能够准确地预测生物标志物浓度实时使用从图书馆一个之前的测量读数。它也能够识别不同阶段之间的过渡创伤性脑损伤模拟的研究人员。
阿里Yetisen博士领导的研究小组在化学工程系,说,“研究表明设备的能力动态监视多个生物标志物来评估大脑的代谢变化。不断反映损伤的状态,这可能有助于神经外科医生按照疾病课程正是以证据为基础的临床决策和治疗。”
研究人员继续发展传感器采用光学包的范围扩大可测试的生物标记物,如炎性因子和神经递质。他们也在开发一个更复杂的机器学习系统,使最可用的数据和预测机制。他们还指出,更多的测试使用现存动物需要评估调查的整个身体的反应、和测试实际情况应用的光纤传感器的能力。
进一步探索
