Los choques de vehículos motorizados son la causa más común de visitas a la sala de emergencias. hospitalizaciones y muertes relacionadas con lesiones cerebrales traumáticas entre personas de 15 a 34 años, según un informe de 2013 de los Centros para el Control y la Prevención de Enfermedades.

Lesión cerebral traumática, o TBI, representa aproximadamente el 30 por ciento de todas las muertes por lesiones en los Estados Unidos, y el diagnóstico y tratamiento tempranos es una de las formas más importantes de prevenir estas muertes.

El profesor de ingeniería aeroespacial y mecánica Samy Missoum, quien también es director de Optimización de Diseño Computacional de Sistemas de Ingeniería, o Laboratorio CODES, y el estudiante de posgrado Seyed Saeed Ahmadisoleymani publicaron recientemente un artículo en Métodos informáticos en biomecánica e ingeniería biomédica que detalla un nuevo método para calcular la probabilidad de una lesión cerebral traumática debido a un accidente automovilístico.

"A diferencia del fútbol americano o las aplicaciones militares, No se han realizado muchas investigaciones sobre el vínculo entre los accidentes automovilísticos y el TBI, ", Dijo Missoum." Hemos desarrollado los primeros pasos de un método para evaluar la probabilidad de TBI en función de las condiciones del choque, como la velocidad y el ángulo del impacto ".

Combinando experimentación con datos computacionales

La investigación de TBI ha involucrado tradicionalmente métodos experimentales, como la realización de pruebas en animales o la recopilación de datos sobre jugadores de fútbol. Otros enfoques son puramente computacionales, por ejemplo, utilizando modelos de elementos finitos, que son herramientas matemáticas para predecir cómo se comportará un sistema como el cerebro cuando se someta a fuerzas externas.

El enfoque de Missoum fusiona datos experimentales y computacionales. Utiliza datos experimentales para simular cómo se mueve un muñeco en un accidente automovilístico y aplica los datos de movimiento de la simulación a un modelo informático del cerebro para ver cómo se vería afectado. Esta fusión de datos proporciona la base para un método que los investigadores esperan que eventualmente pueda calcular la probabilidad de TBI después de un accidente automovilístico.

El método puede incluso hacer predicciones si los investigadores no están seguros de la velocidad de colisión y el ángulo de impacto. o si no tienen mucha información sobre el cerebro de la persona involucrada en el accidente.

"Desde un punto de vista científico, la novedad aquí es cómo estamos combinando datos computacionales y datos experimentales, al mismo tiempo que explica varias fuentes de incertidumbre, "Dijo Missoum." Desde un punto de vista práctico, el método proporciona una herramienta para determinar la probabilidad de TBI ".

El trabajo se encuentra en etapas iniciales, pero uno de los objetivos del proyecto es que los socorristas puedan llegar al lugar de un accidente e ingresar la información sobre el accidente en una herramienta, quizás una aplicación móvil, eso determinará la probabilidad de una lesión cerebral traumática de inmediato.

"Digamos que un paramédico llega al lugar de un accidente automovilístico, ", Dijo Missoum." Podrían ingresar la información en una herramienta y decir:'Okey, en función de las características de este accidente, esta persona tendrá una probabilidad del 70 al 80 por ciento de sufrir una lesión cerebral traumática grave '".

Aprendizaje automático:un habilitador clave

Tener un accidente automovilístico causará una lesión cerebral traumática o no lo hará. Los investigadores utilizaron un enfoque de aprendizaje automático desarrollado previamente en el laboratorio CODES para refinar el umbral que separa los dos resultados y determinar con mayor precisión el riesgo de TBI. En el futuro, este enfoque mejorará aún más la precisión al aumentar la cantidad de factores que puede considerar, como el peso del vehículo o la edad del ocupante.

El equipo de investigación espera incorporar datos de accidentes automovilísticos reales, obtenido del Departamento de Transporte de Arizona, en su investigación. La información como el ángulo de impacto en un choque no está disponible en los informes de choques actuales, lo que hace que la capacidad de este método para realizar cálculos con cierto grado de incertidumbre sea especialmente importante.