外傷性脳損傷を診断するアイセーフレーザ技術

January, 10, 2024, Birmingham--バーミンガム大学(University of Birmingham)の研究者は、安全なレーザを眼に照射することで外傷性脳損傷(TBI)を検出する新しい診断装置を設計、開発した。

Science Advances誌に掲載されたこの技術は、他の診断方法とは大きく異なり、外傷性脳損傷後の重要な「ゴールデンアワー」で、治療に関して人生に重大な決定を下さなければならない時に使用するハンドヘルドデバイスとして開発されることが期待されている。

同デバイスには、クラス1、CEマーク、アイセーフレーザと独自のラマン分光システムが組み込まれている。これは、光を使用して分子がどのように光を散乱するかを検出することで分子の生化学的および構造的特性を明らかにし、脳損傷の既知のバイオマーカーの存在とレベルを検出する。

世界的に主要な死因であるTBI診断の適時性を向上させるための新しい技術が緊急に必要とされている。TBIは、頭部への突然の衝撃や衝撃によって引き起こされ、脳に軽度から重度の損傷を引き起こす可能性があり、さらなる不可逆的な損傷を防ぐためにできるだけ早く診断と治療が必要だが、損傷時点で診断することは困難。さらに、X線やMRIなどの放射線検査は非常に費用がかかり、結果が出るまでに時間がかかる。

化学工学部のPola Goldberg Oppenheimer教授が率いるバーミンガムの研究チームは、怪我をした直後に患者を評価するための新しい診断ハンドヘルドデバイスを設計、開発した。患者にとって迅速、正確、非侵襲的であり、追加の不快感を引き起こすことなく、外傷の重症度に関する情報を提供することができ、TBIを評価するために道路脇、戦場、スポーツピッチなど、現場での使用に適している。

TBIの早期診断は、受傷後の最初の「ゴールデンアワー」で治療に関する生命にかかわる決定を下す必要があるため、極めて重要である。しかし、現在の診断手順は、救急隊員による観察と、少し離れた場所の病院でのMRIまたはCTスキャンに依存している。

この装置は、視神経が位置する目の奥をスキャンすることによって機能する。視神経は脳と密接に関連しているため、タンパク質や脂質のバイオマーカーという形で同じ生物学的情報を持っている。これらのバイオマーカーは、非常に厳密に調整されたバランスで存在するため、わずかな変化でも「脳の健康」に深刻な影響を与える可能性がある。TBIはこれらのバイオマーカーを変化させ、何かが間違っていることを示す。

これまでの研究で、この技術は、脳損傷の程度が異なる動物の脳や眼組織の変化を正確に検出し、わずかな変化を拾い上げることができることが実証されている。

今回の論文で詳述したデバイスは、これらのバイオマーカーの組成とバランスを検出して分析し、「分子フィンガープリント」を作成する。

現在の研究では、概念実証プロトタイプの開発、製造、最適化、および視神経上の脳損傷の生化学的フィンガープリントの読み取りにおけるその使用について詳説し、TBIの初期「シーン」診断の実行可能で効果的なアプローチであるかどうかを確認する。

研究チームは、幻眼を作製して眼球のアライメントと眼球の奥に焦点を合わせる能力をテストし、動物組織を使用してTBI状態と非TBI状態を区別できるかどうかをテストした。また、AIを使用してTBIを迅速に分類するためのデバイスの意思決定支援ツールを開発した。

このデバイスは、臨床的実現可能性と有効性の研究、患者の受容性など、さらなる評価の準備が整っている。

研究チームは、この診断装置が、TBIの発生を迅速に判断し、軽度、中等度、重度のいずれであるかを分類し、適切かつタイムリーにトリアージを指示できる、ポイントオブケア（POC）での使用に適したポータブル技術に発展することを期待している。
（詳細は、https://www.birmingham.ac.uk）