مقدمة
في إنجاز علمي مبهر يجمع بين التكنولوجيا الطبية المتقدمة وعلوم البيانات، تمكن باحثون في جامعة كاليفورنيا في بيركلي من استخدام نماذج الذكاء الاصطناعي لاكتشاف إشارة خفية لم تكن معروفة من قبل داخل الفحوصات الروتينية لتخطيط القلب الكهربائي. وأوضح الباحثون أن هذه الإشارة المكتشفة تمتلك القدرة على تحديد الأشخاص المعرضين لخطر الموت القلبي المفاجئ، وذلك وفقا لدراسة رائدة نُشرت يوم الأربعاء في مجلة «نيتشر» العلمية المرموقة. ويعالج هذا الاكتشاف غير المسبوق واحدا من أكثر حالات الفشل التشخيصي استعصاء وصعوبة في الطب الحديث، والذي يكلف مئات الآلاف من الأرواح سنويا.
- معالجة الفشل التشخيصي المستمر
- عقد من جمع البيانات وتحليلها
- أسباب الإخفاق في الاكتشاف التقليدي
- الخطوات المستقبلية والتطبيق السريري
- أسئلة شائعة
معالجة الفشل التشخيصي المستمر
تشير الإحصائيات المخيفة إلى أن أكثر من 300 ألف مواطن أمريكي يفقدون حياتهم جراء السكتة القلبية المفاجئة في كل عام، وتكمن المأساة الحقيقية في أن العديد منهم لا يظهرون أي علامات تحذيرية مسبقة، ولا توجد لديهم أي مؤشرات سريرية تدل على حاجتهم الماسة إلى تركيب جهاز مقوم نظم القلب ومزيل الرجفان القابل للزرع، والذي يعتبر الحل الجذري لإنقاذ حياتهم في اللحظات الحرجة. يأتي هذا التدخل التكنولوجي ليلعب دور المنقذ من خلال تحليل البيانات الطبية العميقة واستخراج الأنماط التي تعجز الأساليب التقليدية عن رصدها والتعامل معها بكفاءة.
عقد من جمع البيانات وتحليلها
قاد هذا البحث الرائد زياد أوبرماير، وهو أستاذ مشارك في كلية الصحة العامة بجامعة كاليفورنيا في بيركلي ويعمل أيضا كطبيب في قسم الطوارئ. وقد قام فريق البحث بقيادته بتدريب نموذج متقدم للتعلم العميق بالاعتماد على أكثر من 440 ألف فحص لتخطيط القلب الكهربائي تم جمعها من النظام الصحي الموحد في السويد. وتمت مطابقة هذه الفحوصات الدقيقة مع شهادات الوفاة للمرضى على مدار فترة زمنية امتدت لست سنوات كاملة. بعد ذلك، تم إجراء اختبارات مكثفة للتحقق من صحة الخوارزمية وتأكيد كفاءتها باستخدام مجموعات بيانات منفصلة للمرضى مستمدة من نظام مستشفيات في مدينة سان دييغو، ونظام آخر في مدينة تايبيه التايوانية. وقد تمكن نظام الذكاء الاصطناعي ببراعة من تحديد مجموعة من الأفراد المعرضين لمخاطر عالية، حيث بلغت نسبة السكتة القلبية المفاجئة لديهم 7 بالمائة سنويا، وهي نسبة مرتفعة مقارنة بنسبة 4.6 بالمائة التي ترصدها الاختبارات السريرية القياسية الحالية، والتي تكتفي بقياس كمية الدم التي يضخها القلب مع كل نبضة. ومن الناحية العملية، قام هذا النموذج المتطور بتصنيف مجموعة أكبر بكثير من المرضى كأفراد معرضين للخطر الشديد، والذين كان يتم تصنيف أغلبيتهم العظمى على أنهم منخفضي الخطر وفقا للإرشادات الطبية.
أسباب الإخفاق في الاكتشاف التقليدي
وفي معرض شرحه لجوهر هذه المشكلة الطبية المعقدة، أوضح أوبرماير أن الصعوبة الأساسية تكمن في أن السكتة القلبية المفاجئة لا تترك خلفها أي أثر ملموس للتنبؤ بها مسبقا. فعلى النقيض تماما من النوبات القلبية الكلاسيكية التي تحدث نتيجة لانسداد مادي في الشرايين، فإن السكتة القلبية تنتج عن عطل كهربائي مفاجئ في القلب. وأضاف أوبرماير موضحا: «الشيء الذي يجعل هذه المشكلة مأساوية للغاية، ولكنه في نفس الوقت يجعلها مناسبة جدا لتدخل الذكاء الاصطناعي، هو أننا نمتلك بالفعل العلاج الفعلي. فإذا علمت أنك من بين الأشخاص الذين سيسقطون فجأة، فإنك ستتوجه فورا إلى طبيب القلب وسيتم زرع جهاز مزيل الرجفان لك. تكمن المشكلة الحقيقية في أن الأطباء لا يستطيعون معرفة من يحتاج إلى هذا الجهاز قبل فوات الأوان». وأشار أوبرماير إلى أن تجميع هذه البيانات الضخمة للدراسة استغرق ما يقرب من عقد من الزمان، متضمنا تعاونا وثيقا مع مؤسستين شارك هو في تأسيسهما، وهما «دانديليون هيلث» و «نايتنجيل أوبن ساينس».
الخطوات المستقبلية والتطبيق السريري
في الوقت الراهن، يعكف فريق أوبرماير بجدية على العمل جنبا إلى جنب مع الأنظمة الصحية الرائدة في كل من السويد وتايوان والولايات المتحدة الأمريكية، وذلك بهدف نشر هذه الخوارزمية المبتكرة وتطبيقها على قواعد البيانات في المستشفيات. وتقتضي الخطة المستقبلية إرسال إشعارات للمرضى الذين تم تحديدهم كحالات عالية الخطر، مع تقديم خيار لهم لارتداء أجهزة ذكية توفر مراقبة مستمرة لنبضات القلب. وعلاوة على ذلك، يأمل الباحثون أن تقود الأنماط الموجية الدقيقة التي حددها الذكاء الاصطناعي إلى اكتشاف آلية فسيولوجية جديدة كليا تقف وراء الخلل المفاجئ.
أسئلة شائعة
السؤال: ما الذي يكتشفه نظام الذكاء الاصطناعي الجديد في القلب؟
الإجابة: يكتشف إشارات وأنماطا خفية في تخطيط القلب الكهربائي الروتيني تساعد على التنبؤ بخطر حدوث السكتة القلبية المفاجئة بدقة.
السؤال: ما الفرق بين السكتة القلبية والنوبة القلبية؟
الإجابة: النوبة تحدث بسبب انسداد الشرايين، بينما السكتة القلبية المفاجئة تحدث بسبب عطل كهربائي مفاجئ في إيقاع القلب يصعب توقعه.
السؤال: ما هي الفائدة العملية للمرضى من هذا الاكتشاف؟
الإجابة: سيتيح هذا النظام تحذير المرضى لتركيب جهاز مزيل الرجفان في القلب، والذي يتدخل لإنقاذ حياتهم فور حدوث أي توقف.
السؤال: كم عدد الفحوصات التي درب عليها هذا النموذج؟
الإجابة: تم تدريب نموذج الذكاء الاصطناعي على أكثر من 440 ألف فحص من النظام الصحي السويدي وتم اختباره في أمريكا وتايوان.
