الذكاء الاصطناعي لتحديد الأنواع الفرعية لمرض السكري

ابتكار يعد بإمكانية تخصيص العلاج وتحسينه

يسعى العلماء إلى إعادة تعريف كيفية إدارة الحالات المزمنة مثل السكري مما يوفر أملاً لملايين الأشخاص حول العالم (أدوبي)
يسعى العلماء إلى إعادة تعريف كيفية إدارة الحالات المزمنة مثل السكري مما يوفر أملاً لملايين الأشخاص حول العالم (أدوبي)
TT

الذكاء الاصطناعي لتحديد الأنواع الفرعية لمرض السكري

يسعى العلماء إلى إعادة تعريف كيفية إدارة الحالات المزمنة مثل السكري مما يوفر أملاً لملايين الأشخاص حول العالم (أدوبي)
يسعى العلماء إلى إعادة تعريف كيفية إدارة الحالات المزمنة مثل السكري مما يوفر أملاً لملايين الأشخاص حول العالم (أدوبي)

لطالما تم تصنيف مرض السكري إلى نوعين رئيسيين. النوع الأول الذي يظهر غالباً في مرحلة الطفولة، والنوع الثاني الذي يرتبط بالسمنة ويتطور في وقت لاحق من الحياة. ومع ذلك، بدأ الباحثون يدركون أن النوع الثاني من السكري أكثر تعقيداً مما كان يعتقد سابقاً، مع وجود أنواع فرعية تختلف بناءً على العمر، والوزن، والعوامل الفسيولوجية.

في خطوة مبتكرة، طور باحثون من جامعة ستانفورد خوارزمية تعتمد على الذكاء الاصطناعي تستخدم بيانات من أجهزة مراقبة الغلوكوز المستمرة (CGMs) لتحديد 3 من أكثر الأنواع الفرعية شيوعاً للنمط الثاني من السكري. هذا التطور يعد بإمكانية تخصيص العلاج وتحسين الرعاية، بالإضافة إلى توسيع نطاق الوصول إلى التكنولوجيا الصحية.

إعادة التفكير في النمط الثاني من السكري

يمثل النمط الثاني من السكري نحو 95 في المائة من جميع حالات السكري. توضح الدكتورة تريسي مكلوغلين أستاذة الغدد الصماء بجامعة ستانفورد «أن الأمر أكثر تعقيداً من ذلك، وهناك فسيولوجيات مختلفة تؤدي إلى الحالة». وتضيف أن تصنيف الأنواع الفرعية للنمط الثاني يمكن أن يساعد في تحديد المخاطر المرتبطة بمضاعفات مثل أمراض القلب، أو الكلى، أو الكبد، وتخصيص العلاجات لتحسين النتائج. وتشرح: «كان هدفنا إيجاد طريقة أكثر وصولاً وفورية للناس لفهم صحتهم وتحسينها».

يقول الباحثون إن الدقة العالية للخوارزمية تصل إلى 90 % في تحديد الأنواع الفرعية (أدوبي)

كيف تعمل التكنولوجيا؟

تُستخدم اختبارات تشخيص السكري التقليدية لقياس مستويات الغلوكوز في الدم من خلال تحليل بسيط للدم، لكنها تقدم معلومات محدودة عن العمليات الفسيولوجية الأساسية. توفر أجهزة مراقبة الغلوكوز المستمرة (CGMs)، المتاحة دون وصفة طبية، صورة أكثر تفصيلاً من خلال تتبع مستويات السكر في الدم في الوقت الفعلي.

يشرح مايكل سنايدر، أستاذ علم الوراثة في جامعة ستانفورد وأحد قادة الدراسة، كيفية تحليل الخوارزمية لبيانات الغلوكوز. من خلال تحديد أنماط ارتفاع وانخفاض مستويات السكر في الدم بعد استهلاك الغلوكوز، يمكن للأداة الكشف بدقة تصل إلى 90 في المائة عن الأنواع الفرعية مثل مقاومة الإنسولين ونقص خلايا بيتا. ويشرح سنايدر أنه يمكن استخدام الأفراد للأداة من أجل اتخاذ تدابير وقائية، موضحاً كيف يمكن للتحذيرات المبكرة من مقدمات السكري أن تدفع لتغييرات في نمط الحياة مثل تحسين النظام الغذائي أو ممارسة الرياضة.

النتائج الرئيسية

شملت الدراسة 54 مشاركاً، منهم 21 لديهم مقدمات السكري و33 شخصاً أصحاء. قارن الباحثون بيانات «CGM» مع نتائج اختبارات تحمل الغلوكوز التقليدية التي تُجرى في العيادات. لم تطابق الخوارزمية هذه النتائج فقط، بل تجاوزتها من حيث الدقة. حددت الدراسة 3 أنواع فرعية رئيسية:

- مقاومة الإنسولين: عدم استجابة الخلايا بشكل فعال للإنسولين، مما يؤدي إلى تراكم الغلوكوز.

- نقص خلايا بيتا: عجز البنكرياس عن إنتاج كمية كافية من الإنسولين بسبب خلل في خلايا بيتا.

- نقص الإينكرتين: فشل هرمونات الأمعاء في تحفيز إفراز الإنسولين بشكل كافٍ بعد الوجبات.

تتطلب كل نوعية علاجاً مخصصاً، مما يجعل هذه التكنولوجيا نقطة تحول في رعاية السكري.

تمكن للأجهزة المحمولة المزودة بـ«CGM» والمدعومة بالذكاء الاصطناعي توفير رؤى في الوقت الفعلي لجعل الرعاية الشخصية أكثر سهولة وفعالية (أدوبي)

فوائد تتجاوز السكري

يمتد فهم هذه الأنواع الفرعية ليشمل فوائد تتجاوز إدارة السكري. أشارت مكلوغلين إلى أن مقاومة الإنسولين، حتى من دون التقدم إلى السكري، تمثل عامل خطر كبير لحالات مثل أمراض القلب والكبد الدهني.

علاوة على ذلك، تتيح سهولة استخدام «CGM» للأفراد مراقبة صحتهم من أي مكان. وأوضحت أن هذه التكنولوجيا تعد أداة قيّمة للأشخاص الذين يواجهون تحديات اقتصادية أو يعيشون في مناطق معزولة مؤكدة إمكانياتها في سد فجوات الوصول إلى الرعاية الصحية.

الصورة الأكبر

تمثل هذه الدراسة، التي نُشرت في مجلة «Nature Biomedical Engineering» خطوة كبيرة نحو الطب الدقيق. بدعم من مؤسسات مثل المعاهد الوطنية للصحة ومركز أبحاث السكري في جامعة ستانفورد. وتسلط الدراسة الضوء على أهمية دمج التكنولوجيا مع الرعاية الصحية لمعالجة الحالات المزمنة مثل السكري. ومع استمرار مكلوغلين وسنايدر في اختبار الخوارزمية على مرضى السكري من النوع الثاني، يتصور العالمان مستقبلاً تصبح فيه هذه الأدوات معياراً في رعاية السكري.


مقالات ذات صلة

أمير القصيم: السعودية حاضنة للعلم والمعرفة

صحتك الأمير فيصل بن مشعل في صورة تذكارية مع المشاركين من أنحاء العالم (إمارة القصيم)

أمير القصيم: السعودية حاضنة للعلم والمعرفة

قال الأمير الدكتور فيصل بن مشعل أمير منطقة القصيم، إن «السعودية، بفضل رؤيتها الطموح، أصبحت حاضنة للعلم والمعرفة».

«الشرق الأوسط» (بريدة)
يوميات الشرق تتعرض النساء لضغوط مجتمعية أكبر بسبب مشكلات تتعلق ببشرتهن (رويترز)

لماذا يعاود حب الشباب الظهور بعد العلاج؟

توصلت دراسة جديدة أجراها باحثون في مستشفى ماساتشوستس العام ببريغهام في الولايات المتحدة إلى استراتيجيات لتقليل تكرار ظهور حب الشباب.

«الشرق الأوسط» (القاهرة )
صحتك تفشي سلالة جديدة من «نوروفيروس» في الولايات المتحدة

تفشي سلالة جديدة من «نوروفيروس» في الولايات المتحدة

ما تحتاج إلى معرفته حول أحدث الأرقام وما يمكنك القيام به لحماية نفسك من الفيروس.

مايكل غروثوس (واشنطن)
صحتك إجبار الآباء لأطفالهم على إنهاء وجباتهم قد يؤدي إلى تأجيج أزمة السمنة (رويترز)

خبراء يحذرون من إجبار الأطفال على إنهاء وجباتهم

حذر خبراء التغذية من أن إجبار الآباء لأطفالهم على إنهاء وجباتهم قد يؤدي إلى تأجيج أزمة السمنة.

«الشرق الأوسط» (لندن)
صحتك رجل يعاني من زيادة في الوزن (رويترز)

تقرير عالمي يدعو للتوصل إلى تعريف جديد للسمنة

أكد تقرير جديد صادر عن خبراء عالميين الحاجة إلى التوصل لتعريف جديد «أكثر دقة» للسمنة، ولـ«إصلاح جذري» لكيفية تشخيص هذه المشكلة الصحية في جميع أنحاء العالم.

«الشرق الأوسط» (لندن)

تقنية تخزين «ليزرية» للأقراص الصلبة تضع أكثر من 30 تيرابايت في أجهزة المستخدمين

تضاعف التقنية الجديدة السعة التخزينية دون أي زيادة في حجم قرص الصلب أو خفض سرعة التعامل مع البيانات
تضاعف التقنية الجديدة السعة التخزينية دون أي زيادة في حجم قرص الصلب أو خفض سرعة التعامل مع البيانات
TT

تقنية تخزين «ليزرية» للأقراص الصلبة تضع أكثر من 30 تيرابايت في أجهزة المستخدمين

تضاعف التقنية الجديدة السعة التخزينية دون أي زيادة في حجم قرص الصلب أو خفض سرعة التعامل مع البيانات
تضاعف التقنية الجديدة السعة التخزينية دون أي زيادة في حجم قرص الصلب أو خفض سرعة التعامل مع البيانات

قد يحتاج البعض إلى وحدة تخزين خاصة بالكومبيوتر تدعم نقل البيانات بسرعات فائقة، مثل محرري الفيديوهات فائقة الدقة أو المصورين المحترفين واللاعبين، ولكن قد يفضل البعض الآخر سعات ضخمة أكثر من السرعة، مثل من لديه عشرات الآلاف من الصور أو الوثائق، أو من يقوم بأرشفة البيانات، أو من لديه محتوى متنوع، مثل الملفات الموسيقية والمسلسلات والفيديوهات، أو من يستخدم السعة التخزينية لتشغيل الفيديوهات في المنزل. ويأتي هنا دور الأقراص الصلبة الكلاسيكية Hard Disk Drive HDD التي لا تزال تتقدم إلى يومنا هذا بشكل مستمر. ومن أحدث تلك التطورات استخدام الليزر لتسخين منطقة التخزين الداخلية وتبريدها في خلال نانو ثانية واحدة للوصول إلى حقبة جديدة من الأقراص الصلبة تستطيع تخزين أكثر من 30 تيرابايت في حجم القرص نفسه. وسنستعرض في هذا الموضوع هذه التقنية الحديثة التي سنراها خلال العام الجديد.

تستخدم التقنية الجديدة الليزر لتسخين منطقة التخزين وتبريدها في نانو ثانية

«استقرار البيانات الضخمة»

تقنية التسخين والتبريد يطلق عليها «التخزين المغناطيسي المدعوم بالحرارة» Heat-Assisted Magnetic Recording HAMR وهي تقنية يعمل عليها كثير من الشركات لسنوات طويلة، وقد استطاعت أخيراً إتقانها بالشكل الصحيح لنشهد إطلاق وحدات تخزين جديدة تستخدمها خلال العام الجديد.

وكانت المشكلة تكمن في أن آليات التخزين التي تهدف إلى زيادة السعة التخزينية تعمد إلى زيادة كثافة البيانات في المساحة نفسها، ولكن الزيادة المفرطة تتسبب في التأثير السلبي على المجال المغناطيسي، وجعله غير مستقر، وبالتالي فقدان البيانات.

ولاحظ الخبراء أن تسخين منطقة صغيرة لدرجات حرارة فائقة، ومن ثم تخزين البيانات عليها، ومن ثم تبريدها يزيل هذه العقبة. وتصبح البيانات مستقرة ولا تتأثر بالمجال المغناطيسي الكثيف من حولها.

وتتم هذه العملية باستخدام مواد جديدة في قرص التخزين لجعله أكثر استقراراً وتقبلاً للتغيرات الحرارية السريعة والمتفاوتة. ولدى الحاجة لتغيير البيانات، يتم تسخين تلك المنطقة وتعديل بياناتها، ومن ثم تبريدها مرة أخرى، كل ذلك في أجزاء صغيرة من الثانية تقاس بالنانو ثانية.

فوائد جمّة

ومن شأن هذه العملية تقديم أقراص صلبة تبدأ بسعات 32 تيرابايت (32768 غيغابايت) بالحجم نفسه للأقراص الصلبة القياسية. وهذا الأمر مفيد جداً من ناحية الحجم المطلوب داخل الكومبيوتر لتقديم سعات ضخمة دون أي زيادة في حجم الجهاز، ومن حيث التكلفة أيضاً، حيث إن تكلفة استخدام قرص يستخدم تقنية الحالة الصلبة SSD بأعلى سعة متوفرة حاليا للمستخدمين العاديين (وليس للشركات أو مراكز البيانات) بـ16 تيرابايت (نصف سعة الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة) يبلغ 8414 ريالاً سعودياً (نحو 2243 دولاراً)، بينما من المتوقع أن تكون أسعار الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة أقل بكثير، على الرغم من أنها تقدم ضعف السعة التخزينية المذكورة للأقراص ذات الحالة الصلبة SSD لدى إطلاقها.

هذا الأمر يجعل الأقراص الصلبة بالتقنية الجديدة خياراً ممتازاً للكومبيوترات المكتبية التي تستطيع تشغيل نحو 6 أقراص داخل علبة الجهاز للحصول على 192 تيرابايت من السعة التخزينية المدمجة، بالإضافة إلى القدرة على استخدام وحدة التخزين NVME M.2 فائقة السرعة لتشغيل البرامج ونظام التشغيل. ومن الممكن إضافة مزيد من الأقراص من خلال محولات Adaptor توضع الأقراص الصلبة داخلها، وتتصل بالكومبيوتر من خلال منفذ «يو إس بي».

يضاف إلى ذلك أن الأقراص ذات الحالة الصلبة SSD قد تفقد البيانات في حال عدم تشغيلها لفترات مطولة بشكل أسرع (نحو عام أو أكثر قليلاً) مقارنة بالأقراص الصلبة القياسية (لديّ قرص HDD صلب خزنت فيه ملفات أرشيفية في عام 2003 وقمت بوضعه بالخزانة وعدت إليه عام 2015 لاسترجاع بعض البيانات التي كانت سليمة بالكامل وكأنها مخزنة قبل دقائق).

وعلى الرغم من السعات الضخمة جداً لهذه الأقراص الصلبة، فإنها تستطيع قراءة وكتابة البيانات بسرعات تصل إلى 257 ميغابايت في الثانية الواحدة (تستطيع بعض الإصدارات الوصول إلى 288 ميغابايت في الثانية)، وتدور بسرعة 7200 دورة في الثانية، وتستهلك 5.5 واط، وتتصل بالكومبيوتر من خلال منفذ SATA الداخلي، أي أنها لا تتطلب أي عتاد إضافي، بل تعمل مباشرة على أي كومبيوتر شخصي.

تقنية تخزين ثورية تضاعف كمية البيانات المخزنة

إصدارات مختلفة بسعات زائدة

وتعمل عدة شركات على إطلاق أقراص صلبة بهذه التقنية، من بينها «سيغايت» Seagate بأقراص «موزايك 3 بلاس» Mozaic 3 Plus و«ويسترن ديجيتال» Western Digital التي أطلقت الشركة اسم «التخزين المغناطيسي المدعم بالطاقة العمودية» Energy-Assisted Perpendicular Magnetic Recording ePMR باستخدام الكهرباء عوضاً عن الليزر لتسخين منطقة التخزين، و«توشيبا» Toshiba التي تستخدم اسم «التخزين المغناطيسي المدعوم بطاقة الميكروويف» Microwave-Assisted Magnetic Recording MAMR.

ومن المتوقع إطلاق وحدات تخزينية لاحقة بسعات 36 و40 و50 تيرابايت للقرص الواحد، وصولاً إلى 100 تيرابايت بنهاية 2025 أو بداية 2026. كما سيتم إطلاق إصدارات خاصة من هذه الأقراص الصلبة لشركات الذكاء الاصطناعي التي تحتاج إلى كميات ضخمة جداً من السعة التخزينية لتدريب إصدارات الذكاء الاصطناعي الخاصة بها، والذي من شأنه خفض تكاليف التشغيل وزيادة القدرات دون الحاجة لمزيد من التبريد أو الطاقة الكهربائية للتشغيل والحصول على مزيد من الكفاءة. يشار إلى أن الجهاز الخادم الواحد في مراكز البيانات يستطيع تشغيل 102 من الأقراص الصلبة في آن واحد لتقديم 3264 تيرابايت (أو 3.26 بيتابايت) من السعة التخزينية المذهلة باستخدام هذه التقنية الجديدة.