这款人工智能能在脑震荡发生多年后检测出来

Ice Hockey - 2017 IIHF World Championship - Group A - Slovakia v USA - Cologne, Germany - 14/5/2017 - Players of Slovakia and the USA scuffle during their match. REUTERS/Martin Rose/Pool - RTX35TDB
AI software has been used to "learn" the difference between the brains of healthy versus concussed athletes.Image: REUTERS/Martin Rose/Pool
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一种新方法利用人工智能,准确检测脑震荡造成的脑损伤,即使创伤发生多年后也能做到。

“仅在美国,每年就有160万至380万人遭受脑震荡,这种损伤的高发令人担忧……”

头部创伤的短期影响可能十分严重,而长期影响对患者来说也同样难以承受。脑震荡发生多年后,症状仍可能持续。问题在于,往往很难判断这些症状究竟是脑震荡所致,还是由其他因素引起,例如其他神经系统疾病或正常衰老过程。

过去,要证明脑震荡在多年后造成的脑损伤,只能通过死后检查。然而,如何诊断仍然存活的患者是否曾遭受脑震荡,一直没有解决办法。

人工智能的实际应用

研究团队招募了年龄在51至75岁之间的前大学运动员,他们曾参加冰球、美式橄榄球等身体接触类运动。研究人员从中组建了一个由15名运动员组成的队列,他们称自己在运动生涯中遭受过脑震荡;另有15名从未遭受脑震荡的运动员组成对照组。

研究人员对两组进行了系列测试,包括神经心理学测试、基因分型、结构神经影像检查、磁共振波谱分析和弥散加权成像。随后,他们汇总数据,并输入使用人工智能软件的计算机,让计算机“学习”健康运动员的大脑与曾遭受脑震荡的运动员大脑之间的差异。

研究人员发现,脑震荡患者多个脑区之间的白质连接呈现异常连接,这可能既反映了脑组织退化,也反映了大脑代偿损伤的方式。

利用这些数据,计算机检测脑震荡的准确率最高可达90%。

这项研究若经过更全面的测试和改进,可能会对当前和未来的脑震荡诉讼产生影响。

例如,美国国家橄榄球联盟曾面临前球员提起的一场历时十年的诉讼。这些球员称联盟未能充分保护他们免受脑震荡伤害。诉讼之所以复杂,是因为当时没有客观方法可以判定他们作为球员遭受脑震荡后出现的神经系统症状是否由脑震荡所致。

美国国家冰球联盟目前也正面临前球员提起的类似诉讼。

还需要更大样本

这项研究论文的第一作者塞巴斯蒂安·特朗布莱表示,在这种脑震荡特征成为有效的诊断手段之前,他们需要使用多种磁共振成像(MRI)扫描仪,在更大样本中验证这一特征。

完善后,这一特征还可以帮助治疗脑震荡,为医生准确呈现患者症状的成因。

对这类工具的需求比以往任何时候都更迫切。根据联邦政府的数据,2004年至2014年间,年轻的橄榄球、足球和冰球运动员中报告的脑震荡病例增加了40%。

“仅在美国,每年就有160万至380万人遭受脑震荡,这种损伤的高发令人担忧,”特朗布莱说。他是麦吉尔大学蒙特利尔神经病学研究所及医院(The Neuro)的博士后研究员。

“至今仍没有客观工具或技术可以诊断脑震荡,更不用说缺乏经过科学验证的治疗方案,这令人无法接受。我们希望通过这项研究,帮助大量退役后出现神经系统问题的前身体接触类运动员,”特朗布莱说。

“未来的研究若能对其他年龄相关神经系统疾病患者群体进行系统比较,并识别新的脑震荡生物标志物,将有助于改进已开发的计算机辅助模型,以刻画脑震荡对老化大脑的远期影响,”论文资深作者、蒙特利尔大学研究员路易·德·博蒙说。

这项研究的结果发表于《欧洲神经科学杂志》。论文的其他作者来自蒙特利尔大学、麦吉尔大学蒙特利尔神经病学研究所及医院(The Neuro)和卢德默神经信息学中心。本研究由加拿大卫生研究院(CIHR)资助。

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