计算机视觉技术SeeMe突破临床检测极限:在无反应脑损伤患者中发现隐蔽性自主面部微运动

【字体: 时间:2025年08月21日 来源:Communications Medicine 6.3

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  急性脑损伤(ABI)患者常存在临床难以察觉的隐蔽意识。研究团队开发基于计算机视觉的SeeMe系统,通过高精度面部微运动追踪(分辨率0.2mm),在37例昏迷患者(GCS≤8)中发现85.7%存在指令相关性眼动(较临床检查提前4.1天),且运动幅度与出院GOS-E评分显著相关(p<7.6×10-4),为早期意识评估提供客观量化工具。

  

在神经重症监护领域,如何准确评估意识障碍患者的真实认知状态始终是重大挑战。临床常用的格拉斯哥昏迷量表(GCS)和昏迷恢复量表修订版(CRS-R)依赖主观观察,约15-25%的急性脑损伤(ABI)患者存在"认知运动分离"现象——他们具有意识却无法通过常规检查被发现。这种评估盲区可能导致错失最佳治疗时机,甚至影响生命支持决策的准确性。

为破解这一临床困境,由Xi Cheng、Sima Mofakham等组成的国际团队在《Communications Medicine》发表创新研究。团队开发了名为SeeMe的计算机视觉系统,通过追踪面部毛孔级位移(精度0.2mm),首次证实昏迷患者存在早于临床发现的指令相关性微运动。该系统采用PsychoPy软件呈现听觉指令,结合双向长短期记忆网络(BiLSTM)分析面部运动特异性,在37例ABI患者中发现:85.7%患者存在隐蔽性眼动反应,94.1%无气管插管患者表现出口部指令跟随,这些微运动平均较临床检出提前4.1天(p<0.05),且运动幅度与出院预后显著相关(Kruskal-Wallis检验p=7.6×10-4)。

关键技术包括:1)基于Stony Brook大学医院队列的37例ABI患者(GCS≤8)前瞻性研究;2)PsychoPy控制的标准化听觉刺激范式;3)面部毛孔追踪与Kolmogorov-Smirnov统计的运动量化;4)BiLSTM神经网络指令特异性验证;5)盲法评估者对照设计。

【SeeMe检测到临床检查未发现的低振幅刺激诱发运动】

通过分析872段视频(8565次指令),系统在30/36例患者中检测到眼动指令反应,幅度达400单位即判定阳性。典型病例显示,患者在GCS记录睁眼前12天即出现SeeMe可识别的眼睑微颤(见

)。

【低振幅运动先于临床意识检测】

比较24例患者的平均GCS恢复轨迹,SeeMe识别眼动的时间点(9.1±5.5天)显著早于临床检查(13.2±11.4天)(

)。对口令反应的平均领先时间达8.3天。

【SeeMe反应与患者预后相关】

运动幅度在意识恢复组(GOS-E≥3)显著高于植物状态组(1684 vs 935单位,p<0.01),分类器曲线下面积(AUC)达0.70(

)。

【次级分类器验证结果特异性】

BiLSTM模型对"睁眼"指令的分类准确率达81%,证实运动具有指令特异性(Supplementary Fig. 5)。

结论与讨论部分强调,SeeMe技术突破了传统意识评估的时空分辨率极限,其价值体现在三方面:1)发现"微运动-意识"连续体,证实运动恢复呈渐进过程;2)为脑机接口治疗提供新靶点人群——能产生微运动但未达临床检出阈值的患者;3)建立首个基于面部运动幅度的预后预测模型。研究同时指出,医院获得性肺炎等并发症会暂时降低微运动检出率(Supplementary Table 1),提示需结合临床背景解读结果。

这项研究不仅为隐蔽意识检测提供了可床旁实施的客观工具,更重塑了我们对意识恢复过程的理解。正如作者所述,阴性结果不应被简单解读为预后不良,而应促使开发更灵敏的检测组合。未来方向包括与EEG等技术联用,以及探索微运动引导的闭环神经调控策略。

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