PupilMetrics Neuro 學院

概述與設定

這臺儀器是什麼

PupilMetrics Neuro 記錄瞳孔對光反射（PLR），並將其轉化為對腦幹和自主神經功能的定量、可重複的測量。它還具備雙眼瞳孔的完整靜態分析，以及 Drug Effect Monitor，後者用同一段記錄來衡量一種作用於中樞神經系統的藥物正在產生什麼作用。所有結果都儲存在裝置上，因此下次就診可以與這次比較。

它是一臺研究儀器。它未申請 FDA 510(k) 許可或 CE 標誌，它報告的任何內容都不是診斷。所有輸出都必須由合格的臨床醫生結合完整的臨床情況來解讀。

它為誰而設，又不為誰而設

應用程式手冊用一句話概括：一臺為衡量康復而造的臨床監測儀器，而不是用來指控他人的。本課程中每個關於藥物作用的模組都會回到這句話。

必要硬體

Neuro 圍繞 Dino-Lite 數位虹膜鏡打造。這是一種 USB 眼部成像裝置，其 LED 環既是照明，也是光刺激。在 Windows 上，請先安裝 DNVideoX 驅動程式，並在啟動應用程式前連線虹膜鏡。

Windows 上有線虹膜鏡的記錄畫面有一項 LED 象限測試：點按每個象限，檢查哪些燈亮起。不亮的象限不會在曲線上顯示出來，未經檢查的刺激就是無法信任的測量。

其他選擇包括帶 WF-20 畫面卡的無線 Dino-Lite，以及在 Android 上由手機自身發出閃光的後置或前置相機。每種方式都會報告實際達到的幀率。

平台

授權

在許可證畫面點選開始免費試用，或輸入發給您的金鑰並點選啟用許可證。失敗的拍攝不計入 20 次試用分析。

掃描流程

相機模式選擇畫面先列出 PLR 來源和 Drug Effect Monitor，其下是靜態拍攝來源。開始畫面上的 PLR Sessions 可直接開啟已記錄的反射。患者表單要求填寫姓名、年齡和性別。主訴和機構名稱為可選項，機構名稱會在各次工作階段之間被記住。請仔細填寫年齡：它決定 PLR 的參考範圍，以及靜態瞳孔所比較的年齡段。

桌面快捷鍵

拍出可用的影像

本模組討論靜態分析所用的靜止影像。記錄反射在模組 4。幾乎每一個可疑的靜態結果都可以追溯到影像。模糊的拍攝不會產生缺失的數字，而會產生一個看似可信的錯誤數字，這更糟。

拍攝順序

應用程式先拍右眼（OD），再拍左眼（OS）。分析需要兩隻眼睛。

相機來源

品質關卡

每一格畫面同時按五項條件檢查。未通過的影像不會進入分析。

紅色 至少有一項條件未通過，即時提示會指出是哪一項。琥珀色 處於臨界：稍作調整即可。綠色 全部條件通過，自動拍照。拍攝後，在包括手動在內的所有模式下，都會另行執行一次「不是眼睛」檢查。

照明、構圖、穩定

• 照明。柔和均勻。虹膜鏡自帶的 LED 環最理想。額外的燈會在角膜上增加反光。
• 構圖。讓虹膜至少佔畫面寬度的一半，並居中。靠近畫面邊緣的瞳孔會直接降低偏心的準確度。
• 距離。使用 Dino-Lite 時距眼睛約 2–3 cm。調整到瞳孔緣清晰為止，因為分區發現和 P/I 比都是從這條邊緣測量的。
• 穩定。托穩手或裝置，並請病人注視遠處一點。關卡會自動拒絕眨眼的畫面。

瞳孔附近的反光

當反光與瞳孔緣的距離小於瞳孔半徑的 20% 時，應用程式會在結果卡片、PDF 和儲存的掃描中顯示警告。分析照常進行，也不會隱瞞任何內容，但該眼的邊緣發現可能是光造成的，而不是虹膜本身。警告標出的是有風險的影像，並不能捕捉到每一張受影響的影像。

手機與匯入的照片

將手機豎直握持，讓眼睛充滿畫面。所有拍攝途徑，包括匯入，最後都經過一個 4:3 裁剪步驟。對於匯入的照片，這比看上去更重要：檢測器在畫面寬度的固定比例處搜尋虹膜邊緣，因此一張在一臂距離外拍攝、中間只有一個小虹膜的照片，會讓邊緣落在搜尋範圍之外。圍繞眼睛裁剪可以讓它回到範圍內。放大影像則不行，因為比例不變。

讀懂靜態測量

兩條流程，是刻意的

每張影像都要經過兩項獨立分析。經典電腦視覺流程在全解析度像素上找出瞳孔和虹膜的邊界。ML 模型看的是以虹膜為中心的 224×224 裁切圖，只預測 P/I 比，並經過校準的線性擬合（R² = 0.856）。結果卡片會註明你正在看的 P/I 來自兩者中的哪一個。兩者不一致時，信心度隨之下降，而這種不一致本身就是有用的資訊。

P/I 比（瞳孔 ÷ 虹膜 × 100）

毫米數值是換算出來的

應用程式測量的是一個比值。影像中沒有尺度參照，因此應用程式無法直接測量毫米。每一個靜態毫米數值都是比值乘以一個假定的虹膜直徑：成人和青少年為 12.0 mm，幼兒更小。真實的成人虹膜約為 10.2 至 13.0 mm。請把毫米列視為讓各範圍可以比較的約定，把比值視為測量值。

瞳孔會隨年齡變小，所以結果還會與年齡段比較：

分區發現：平坦化與外凸

瞳孔緣會逐區與其自身的中位半徑比較。平坦化表示該分區的邊緣被向內拉。外凸表示邊緣向外隆起。每隻眼每種最多報告四處。

每項發現都註明其區域、鐘點範圍和偏差。手冊把瞳孔邊緣解讀為在每個鐘點位置上，括約肌向內的牽拉（副交感）與開大肌向外的牽拉（交感）之間的平衡。這種解讀以及它與各區域關聯的範圍，是一個源自研究的理論框架，而非經過驗證的診斷標準。偏差是測量出來的，它的含義是一種假設。

形狀、位置與對稱性

瞳孔不等按換算後的毫米差分級：以百分點計的 P/I 差 × 12.0 mm ÷ 100。它只比較同類資料。如果一隻眼的 P/I 來自 ML 模型、另一隻來自經典流程，比較時兩眼都使用經典值，因為混合的一對測到的是兩種方法之間的差距，而不是兩個瞳孔之間的差距。

混合信心度與等級

一個分數綜合了拍攝品質（20%）、經典信心度（35%）、ML 合理性（20%）以及兩個 P/I 值的一致程度（25%）。等級由它決定：A 從 85% 起，B 從 70% 起，C 從 55% 起，低於此為 D。三個上限防止良好的平均值掩蓋薄弱環節：經典偵測較弱時分數上限為 40%，拍攝品質差時為 50%，兩個 P/I 值嚴重不一致時為 35%。

瞳孔對光反射

靜止影像顯示的是瞳孔在某一時刻的樣子。反射顯示的是通路如何響應：瞳孔多快開始收縮、收縮得多深多快、如何恢復。這是 Neuro 的核心。PLR 結果有自己的畫面和自己的歷史記錄，不會併入靜態分析，因為它們是不同的測量。

通路，以及它在頭部損傷後為何重要

收縮通路經過中腦。讓瞳孔重新擴大的交感通路從下丘腦下行至上段脊髓，再回到眼睛。文獻以三種方式把這一反射與腦損傷聯絡起來：

• 腦幹直接損傷。頂蓋前核和艾丁格–韋斯特法爾核位於中腦，暴露於腦震盪的旋轉力之下。輕度瀰漫性軸索損傷與可測量的潛伏期延長相關，有時出現在臨床體徵之前。
• 顱內壓升高。鉤回疝出時會壓迫 CN III。所描述的早期徵象是遲緩、不對稱的反射，瞳孔測量可以在瞳孔肉眼看來異常之前就捕捉到它。
• 皮層調節的喪失。額葉會在重複刺激下減弱反射。失去這種輸入與過度習慣化或反常敏化相關（模組 5）。

這些是文獻中的關聯，不是應用程式給出的判定。應用程式測量的是反射。把它與損傷聯絡起來，是您的臨床判斷。

來源

標準錄製程序

所有 PLR 來源都使用相同的序列，因此相隔兩週的兩次記錄可以比較。每一幀都會定位瞳孔，眨眼會被插值跨過，在計算任何指標之前曲線都會經過低通濾波。12 秒的長度留出了空間，可以在閃光結束 6 秒後測量光照後反應（模組 5）。

為什麼要三秒的黑暗

閃光之前，所有光源都關閉整整三秒。這不是湊時長。正是它讓振幅變得可以測量：

• 視杆細胞開始適應黑暗，視網膜敏感度升高。
• 開大肌在交感驅動下達到最大。
• 瞳孔達到真正的暗適應直徑。
• 因此每次都從同一個起點測量振幅。

真實時間戳與實測幀率

USB 相機達不到標稱幀率。應用程式不去假定幀率，而是在每一幀上記錄拍攝時的真實時間並讀取這些時間戳，因此即使幀率波動，基線和反應也能被正確劃分。報告會寫明實際達到的幀率和時間解析度，即幀間隔的第 95 百分位數。在 30 fps 下一幀約為 33 ms，丟幀時曾觀察到 27–131 ms 的間隔。小於一兩幀的潛伏期差異沒有意義。對潛伏期敏感的工作需要 60–120 fps。

每個參數都有自己的判定

潛伏期、收縮、最大收縮速度、T75 恢復和 PIPR 振幅分別與患者所在年齡組（18–40、41–60、61 歲及以上）的參考範圍比較，並被標為正常、臨界或異常：

• 正常：在參考限值內（均值 ± 2 SD）。
• 臨界：超出限值，但在均值 3 SD 以內。
• 異常：超過 3 SD。

速度和 PIPR 只在過小時被標記，T75 只在恢復時間過長時被標記。未填寫年齡時，範圍會退回到 18–40 歲成人組，結果會註明這一點，而不是悄悄使用預設值。對於 18–40 歲的成人，界限如下：

每個範圍在報告上都帶有證據標籤：已發表（取自同行評審研究 Bitsios 等 1996 年）、插值（41–60 歲組，介於兩個已發表的組之間）或估計（所有速度和 PIPR 範圍）。估計範圍上的臨界或異常標記應視為假設，而不是發現。

所有 PLR 毫米數值都來自同一個比例尺：假定的水平虹膜直徑 11.5 mm 除以以畫素計的虹膜直徑中位數。基線直徑和最小直徑、最大速度和 PIPR 振幅都隨這一假設成比例變化，使用預設值時結果會註明。潛伏期、收縮百分比和 T75 是時間或比值，因此不受這一假設影響。

等級

每次記錄都會得到一個 A 到 D 的等級，由收縮振幅、潛伏期、恢復和檢測置信度得出。如果未檢測到反射，或訊號過弱，等級為 D。如果 30% 或更多的幀因品質被剔除，等級降一檔。D 級首先指向拍攝問題，而不是發現：調暗房間、等待暗基線、讓眼睛居中，休息後重新記錄。

PMi 指數屬實驗性質

PMi 把 PLR 各項濃縮為一個 0 到 5 的分數，設計成讀起來像人們熟悉的神經指數量表：5 為完全正常，低於 4 為臨界，低於 3 為異常。它在設計上可審計：公式、權重和常模值都公開在應用程式原始碼中，每次記錄都會返回逐項分解的分數。

PMi = 5 · exp(−0.35 · z̄)

每個參數都會得到一個相對於年齡校正常模的方向性 z 分數，只有朝病理方向的偏差才會扣分。z 分數以加權平均合併：收縮振幅和最大速度權重最大，其次是潛伏期和 T75，PIPR 振幅最小。缺失或未達品質要求的項會被剔除，剩餘權重重新歸一化。至少需要三個可用項。少於三個時，卡片顯示「不可用」而不是一個誤導性的數字；拍攝品質差時，卡片完全不顯示。

Drug Effect Monitor

Drug Effect Monitor 把同一段反射記錄用作無創的藥效學終點：為負責某一劑量的醫生提供客觀證據，說明這一作用於中樞神經系統的劑量正在產生什麼作用。它內建於 Neuro，也作為獨立的 Android 應用程式提供。它不是給想查明某人服用了什麼的人用的。

它存在是為了回答這些問題

• 這位病人的鴉片類藥物劑量，是否產生了預期程度的中樞神經效應？
• 手術後麻醉是否在按預期消退？
• ICU 的鎮靜水平是否合適，還是這位患者用藥過量？
• 這名運動員的止痛藥是否已充分代謝，足以進行有效的神經系統檢查？
• 這種精神科藥物是否產生了可量測的自主神經效應？

它不會回報什麼

它不識別藥物。一個小而反應遲緩的瞳孔同樣符合以下每一種情況：

• 術後疼痛用嗎啡 15 mg，每 4 小時一次
• 阿片類物質使用障礙用美沙酮每日 80 mg
• 作為藥物輔助治療的丁丙諾啡 8 mg
• 因失眠自行服用的非處方藥苯海拉明 50 mg
• 治療青光眼的毛果芸香鹼滴眼液
• 只睡了三小時、極度疲勞的患者

每個陽性模式都會與會產生無法區分之結果的藥物清單一起顯示。不存在不附混雜因素的顯示。

方案

不要縮短休息時間。如果瞳孔沒有恢復，振幅會一次比一次低，看起來像習慣化，但其實不是。

三次試驗與習慣化指數

在健康、未用藥的大腦中，重複相同的閃光時收縮振幅會略有下降。中樞神經系統藥物會擾亂這種調節，而單次試驗無法顯示這一點。三條曲線畫在同一條時間軸上，您可以直接比較它們的形狀、起始、深度和恢復。

HI = (試驗 1 − 試驗 3) ÷ 試驗 1 × 100%

該指數至少需要兩次試驗。少於兩次時顯示 N/A。

模式分類

先對各次試驗取平均，再按以下順序套用一組固定規則。靜息 P/I 是暗基線時的瞳孔–虹膜比，收縮是反應的振幅。

兩種基於速度的模式要求每次閃光後 2.5 秒內至少有六個有效幀。幀率更低時不會給出這兩種模式，結果會註明這一點。它們的速度閾值被標為暫定：來自一臺裝置在清醒狀態下的基線記錄（共 21 次），尚未用經證實受藥物影響的記錄加以驗證。

不確定是一個真實且常見的結果，而不是失敗。總是返回某個類別的規則只是在猜測。

文獻將各類別與什麼相關聯

• 中樞神經系統抑制劑。阿片類、苯二氮䓬類、巴比妥類、酒精和膽鹼能藥物會抑制腦幹的自主神經迴路。阿片類透過艾丁格–韋斯特法爾核產生雙側、劑量依賴的針尖樣瞳孔。苯二氮䓬類主要減慢動態過程，潛伏期延長、速度降低，在治療劑量下不會引起明顯的瞳孔縮小。
• 中樞神經系統興奮劑。苯丙胺和可卡因透過作用於開大肌的交感效應使靜息瞳孔變大，而反射本身依然迅速。
• 抗膽鹼能藥物。散瞳滴眼液、東莨菪鹼、三環類抗抑鬱藥和部分抗組胺藥會阻斷括約肌：瞳孔大而反射受抑制，這正是它們與興奮劑的區別。
• 大麻。THC 會減慢收縮但不完全抑制它：最大速度下降，而振幅變化不大。酒精和鎮靜劑則使兩者都降低。

PIPR：藥物作用還是結構性損傷？

明亮的閃光結束後，含黑視蛋白的視網膜神經節細胞（ipRGC）會持續放電 5–10 秒，使瞳孔保持縮小。這種光照後瞳孔反應（PIPR）在標準 PLR 記錄中於閃光結束後 1 秒和 6 秒測量。手冊將它與反射結合起來解讀：

這是來自文獻的解釋框架，其 PIPR 範圍為估計值。應用程式測量 PIPR 並加以標記。Drug Effect Monitor 自身的試驗不計算 PIPR，因此請從標準記錄中獲取，解讀由您負責。

實作出來的倫理架構

• 強制性藥物標誌。每個陽性的中樞神經系統模式都附有藥物干擾標誌：會產生相同結果的處方藥物。解讀時需要患者的用藥史。
• 無法關閉的免責宣告。每個結果畫面都宣告該工具未經驗證用於藥物篩查、執法或就業目的。
• 是模式，而不是識別。應用程式呈現的是藥效學模式，解讀屬於醫生。
• 分開存放。監測器工作階段（包括模式標籤）儲存在自己的歷史記錄中，從不存入掃描資料庫。姓名是可選的：測量反射不需要身份。

眼睛如何被照亮

每次工作階段都會記錄其照明方式：虹膜鏡的 LED 環、手機螢幕的紅色基線區域、僅螢幕閃光，或後置手電筒。紅色區域讓相機能在基線期看見瞳孔而不使其明顯收縮，因為紅光引起的收縮遠少於短波長光。在不同照明下記錄的工作階段不可比較，歷史記錄會註明這一點，而不是用一條線把它們連起來。未記錄照明方式的舊工作階段顯示為「未記錄」，而不是猜測。

歷史記錄、連續監測與匯出

三種記錄類型，分開存放

每一次完成的分析都會自動儲存到裝置上，不存在會被忘記的儲存步驟。掃描歷史可在桌面端用 Ctrl + H 開啟，也可從開始畫面開啟。它有三個標籤頁：靜態、PLR 和藥物監測器。它們分開存放，因為它們不是同一種測量。

開始畫面上的 PLR Sessions 可直接開啟已記錄的反射。頂部顯示檢出率，即檢測到反射的記錄所佔的比例。較低的檢出率是關於拍攝環境的事實，應當放在看得見的地方。

復原是一條軌跡，不是一次讀數

腦損傷的恢復會在數天、數週和數月中展開。一個含糊的讀數意義不大，整份檔案中的走向則意義重大。PLR連續趨勢繪出患者各次工作階段中的每個參數，每個點都標明其背後的工作階段和數值。Drug Effect Monitor 有自己的序列趨勢監測。一個正在恢復的系列應當呈現：

• 瞳孔直徑趨於正常：自主神經張力正在恢復。
• 振幅改善：副交感通路正在恢復。
• 瞳孔不等消退：雙眼對稱性恢復。
• 習慣化趨於正常：皮層–中腦回路正在恢復。

在相同條件下比較

系列的品質取決於您的一致性。每次就診都用相同的來源、相同的室內照明、同一隻眼睛記錄。靜態掃描請使用相同的裝置、距離和構圖：連續掃描時間線繪出每隻眼睛的 P/I、橢圓度和混合置信度，其縮圖條讓每個點與生成它的影像只有一次點選的距離。一個在置信度下降的同時發生變化的系列，說明的是拍攝的問題，而不是患者的情況。

匯出

自動儲存PDF預設關閉。在設定中開啟後，每次分析結束都會寫出一份報告。所有內容都在本地寫入，不做任何同步，所以要把病人記錄轉到另一台電腦，就得自己移動檔案。

侷限、習慣與故障排除

每次記錄的操作流程

1. 除了姓名，也要填寫年齡。它決定 PLR 參考範圍和靜態年齡段。
2. 啟動前連線虹膜鏡。在 Windows 上執行 LED 象限測試。
3. 調暗房間，讓患者注視遠處的一個點。
4. 讓暗基線完整進行。保持眼睛居中且不動。
5. 先看等級，再看數字。等級為 D 時，讓患者休息後重新記錄。
6. 使用 Drug Effect Monitor 時，先了解用藥史，再解讀模式。
7. 匯出 PDF，並把 JSON 一起儲存。紀錄已自動儲存。

哪些已被測量，哪些尚未

• 不是醫療器械。沒有 510(k) 許可，也沒有 CE 標誌。所有輸出僅用於研究和記錄。
• 未與參考瞳孔計進行對比驗證。目前尚無採用 Bland–Altman 一致性界限的方法比較研究，沒有重測重複性（組內相關），沒有這些標記相對於標準參照的敏感度和特異度，也沒有以物理單位表示的刺激規格。要從研究用途轉為臨床用途，這四項都必不可少。
• 毫米是換算的，不是測量的。比值才是測量。
• 刺激很重要。收縮、速度和 PIPR 在很大程度上取決於光的強度、波長、持續時間以及適應狀態。如果您的刺激與測量已發表範圍時所用的刺激不同，比較僅供參考。任何準備發表的資料集都請一併記錄刺激規格。
• 估計範圍是假設。所有速度和 PIPR 範圍均為估計值。PMi 是實驗性的。
• 模式不是識別。它們描述的是與大類藥物相符的生理狀態，不識別物質，也不具有診斷意義。

故障排除

需要臨床判斷

未經醫生在完整臨床背景下的解讀，不應根據任何輸出採取行動。PLR 指標只是眾多資訊之一。這臺儀器寧願被測量，也不願被盲信：如果結果與您看到的不一致，在相信任何一方之前，先檢視曲線和拍攝影像。