伯明翰大学的研究人员设计并开发了一种新型诊断设备，通过将安全激光照射入眼睛来检测创伤性脑损伤（TBI）。

这项研究详述于《科学进展》杂志，该技术与其他诊断方法有着显著的不同，预计将开发为手持设备，用于在创伤性脑损伤后的关键“黄金时间”里辅助做出治疗上的重要决策。

该设备采用了具有一类医疗器械CE认证的人眼安全激光器和拉曼光谱系统。拉曼光谱系统利用光通过检测分子的散射方式来揭示分子的生化和结构特性，从而检测已知脑损伤生物标记物的存在和水平。

TBI是全球人类死亡的主要原因之一，因此迫切需要新技术来提高TBI诊断的时效性。TBI是由头部突然受到震动或撞击而引起的，可对大脑造成轻度至重度损伤。为了尽可能防止不可逆转的损害，需要尽快诊断和治疗，但在受伤时进行诊断又十分困难。X射线或MRI等放射学检查非常昂贵，而且显示结果的速度很慢。

伯明翰的研究人员在化学工程学院Pola Goldberg Oppenheimer教授的带领下，设计并开发了这种新型手持诊断设备，可以快速评估患者受伤后的情况。它对患者来说快速、精确且无创，不会造成额外的不适，可以提供有关创伤严重程度的信息，并且适合在路边、战场或运动场等场景下使用以评估TBI。

Pola Goldberg Oppenheimer教授说：“TBI的早期诊断至关重要，因为必须在受伤后的第一个‘黄金时刻’做出关键的治疗决策。”然而，当前的诊断程序还是依赖于救护人员的观察以及医院的MRI或CT扫描。这种诊断方法是受限的，因为医院的距离可能较远。”

这款设备的工作原理是扫描眼球后方，也就是视神经所在的位置。由于视神经与大脑的联系十分紧密，它以蛋白质和脂质生物标志物的形式携带着与大脑相同的生物信息。这些生物标志物以非常严格的平衡状态存在，这意味着即使是最轻微的变化也可能对大脑健康产生严重影响。TBI会导致这些生物标志物发生变化，表明大脑出现了问题。

此前的研究表明，该技术可以准确检测到出现不同程度脑损伤的动物大脑和眼组织的微小变化。此次发布的论文则详细介绍了基于该技术开发的手持设备，它可以通过检测和分析生物标志物的组成，创建独特的“分子指纹”。

论文详细介绍了原型的开发、制造和优化过程，及其如何通过视神经读取脑损伤的生物标志物，并且是否能够成为现场诊断TBI的有效工具。

研究人员构建了一只模拟眼球来测试设备对准和聚焦眼球后部的能力，利用动物组织来测试它是否能够辨别TBI和非TBI状态，并使用人工智能为该设备开发了决策支持工具，用于快速进行TBI分类。

该设备现已准备好进行进一步评估，包括临床可行性、功效研究以及患者的接受度。

 (A) 左：进入眼球的准直光束会聚到视网膜上；右：引入显微镜物镜而产生复合透镜效应。(B) 指纹区和高波数区小鼠脑组织的代表性拉曼光谱，使用商用In-Via拉曼光谱仪和633nm（0.39-0.63MW）的激发激光测量。(C) 3D打印外壳内包含眼底摄影和人眼安全拉曼光谱光路组合。(D) 台式面包板设置，包括智能手机、外壳和输入/输出光纤。（图源：科学进展 2023. DOI：10.1126/sciadv.adg5431）

研究人员预测，该诊断设备有望发展成为一种用于现场诊断便携式技术，能够快速确定伤者是否发生TBI，并对轻度、中度或重度进行分类，从而及时、有效地进行分诊。

参考文献：

Carl Banbury et al, Window into the mind: Advanced handheld spectroscopic eye-safe technology for point-of-care neurodiagnostic, Science Advances (2023). DOI: 10.1126/sciadv.adg5431