211service.com
Bedöma smärta hos spädbarn
Även rutinerade föräldrar kan tycka att det är svårt att se skillnad på en bebis som har ont och en bebis som är hungrig. Men nu utvecklas ett ansiktsigenkänningssystem som kan hjälpa till att lyfta slöjan för spädbarnskommunikation och låta oss veta när bebisar verkligen upplever smärta.
Se skillnaden: kan du säga vilka av dessa barn som har ont och vilka som bara kan ha ett dåligt fall av gas? Ett nytt mjukvarusystem kan, och det kan visa sig vara avgörande för framtiden för neonatalvård.
Om det visar sig framgångsrikt kan den här typen av mjukvara användas på neonatala intensivvårdsavdelningar (NICU) för att hjälpa till att varna medicinsk personal när ett spädbarn blir allvarligt besvärat, säger Sheryl Brahnam , en informationsforskare vid Missouri State University i Springfield. Problemet är att de inte kan uttrycka smärta verbalt, säger hon. För att göra saken värre är ett spädbarns repertoar av ansiktsuttryck mycket begränsad, så det är inte alltid lätt att avgöra när en bebis faktiskt upplever smärta.
För närvarande använder läkare objektiva skalor av smärtindikatorer för nyfödda, säger Gilbert Martin , chef för NICU vid Citrus Valley Medical Center, i West Covina, CA. Sådana smärtskalor tar hänsyn till en mängd olika faktorer, inklusive kroppshållning, blodtryck och känslighet för beröring, såväl som ansiktsuttryck. Men det brukar ändå finnas ett inslag av subjektivitet i att bedöma en patient, säger han.
Fram till ganska nyligen var den allmänna enigheten att nyfödda barn inte kunde uppleva smärta. Fram till mitten av 1990-talet var det faktiskt vanligt att spädbarn opererades utan någon form av bedövning eller smärtlindring, säger Martin. Det är verkligen hemskt att tänka på, säger han. Men tron var att en nyfödds nervsystem inte var tillräckligt mogen för att uppleva smärta, förklarar han.
Brahnams system, som kallas Classification of Pain Expressions (COPE), använder ansiktsigenkänningstekniker för att extrahera och undersöka drag av barnets uttryck, såsom hur hopkrypade ögonen är, munvinkeln och pannfåran.
Systemet bygger på en inlärningsalgoritm för neuralt nätverk som har tränats på en databas med 204 fotografiska bilder av 26 olika spädbarn. Av dessa visade 60 barnen smärta. Dessa bilder togs under ett vanligt hälstick – en procedur som används för att ta blod som är allmänt erkänt vara smärtsamt. Resten av bilderna togs när spädbarnen drog väldigt lika ansiktsuttryck, men den här gången hade de inte stimulerats av smärta. De senare bilderna erhölls med hjälp av andra stimuli som att blåsa försiktigt i bebisarnas ansikten. Och att gnugga hälen får deras ansikte att skrapa ihop sig, säger Brahnam.
Preliminära tester visade att systemet var mer än 90 procent korrekt. Det här är anmärkningsvärt med tanke på hur lika dessa uttryck kan se ut, säger Brahnam. Trots det är hon snabb med att påpeka begränsningarna med att använda ett så litet träningsset och stillbilder istället för video. Vi har en lång väg att gå för att se om det här verkligen skulle fungera i en klinisk miljö, säger hon.
Det finns ett verkligt behov av den här tekniken, säger Martin. Det vore väldigt välkommet om man kunde ta bort en del av subjektiviteten, säger han. Det finns också bevis som tyder på att att låta spädbarn uppleva smärta kan försämra deras neurologiska utveckling över tid, säger han. Vi pratar om en omognad hos barn som reagerar på stress år senare.
Smärta är en frontlinjeförsvarsmekanism och ofta det första tecknet på att något är fel, säger Brahnam. Så förutom frågan om att förhindra att en annan människa lider, finns det medicinska fördelar med att lindra smärta så fort som möjligt, säger hon. Om det är monterat ovanför NICU-sängar kan ett system som COPE hjälpa medicinsk personal att automatiskt upptäcka när en patient utvecklar problem.
Det finns nu ett stort intresse för att hitta sätt att automatiskt upptäcka smärta, säger Rosalind Picard , chef för affektiv datorforskning vid Massachusetts Institute of Technology, i Cambridge. Och ansökningarna är inte begränsade till nyfödda, säger hon.
Picard har redan kontaktats av narkosläkare som är angelägna om att hitta sätt att övervaka smärtan som patienterna upplever under operationen. Det finns en del ansiktsuttryck som är ofrivilliga, säger hon. Det finns också otaliga exempel på att personer återfått medvetandet under operationen. Skrämmande nog rapporterar dessa patienter senare att de har känt allt som kirurgen gjorde mot dem och ändå inte kunde berätta för någon på grund av läkemedlens förlamande effekter. I teorin kan det vara möjligt att upptäcka de ofrivilliga muskelrörelserna i ansiktet för att avgöra när detta händer, säger Picard.
Brahnam och hennes kollegors arbete kommer att visas i ett kommande nummer av tidskriften Beslutsstödssystem . De arbetar nu med en uppföljningsstudie som involverar 500 spädbarn och använder videobilder. Rörliga bilder bör göra det möjligt för forskarna att undersöka de dynamiska egenskaperna hos smärtuttryck, säger hon.