طور باحثون من مستشفى بريغهام وجامعة كيو اليابانية نموذجًا للذكاء الاصطناعي والتعلم العميق لفحص مخطط كهربية القلب (ECG) بحثًا عن علامات عيوب الحاجز الأذيني (ASD) للقلب. إذ يمكن أن تسبب هذه الحالة قصور القلب ولا يتم الإبلاغ عنها بسبب نقص الأعراض قبل ظهور مضاعفات لا رجعة فيها.
وقال مؤلف الدراسة الجديدة، التي نشرت نتائجها بمجلة eClinicalMedicine الطبية، الدكتور شينيتشي جوتو الأستاذ بقسم طب القلب والأوعية الدموية بمستشفى بريغهام «إذا تمكنا من نشر نموذجنا لفحص تخطيط القلب على مستوى السكان فسنكون قادرين على التقاط المزيد من هؤلاء المرضى قبل أن يصابوا بأضرار لا رجعة فيها». وذلك وفق ما ذكر موقع «ميديكال إكسبريس» الطبي المتخصص.
و«عيوب الحاجز الأذيني» أو (ASD) هو مرض قلبي خلقي شائع عند البالغين؛ ناتج عن ثقب في حاجز القلب يسمح بتدفق الدم بين الأذينين الأيمن والأيسر.
وأضاف جوتو أنه تم تشخيص هذا المرض بحوالى 0.1 % إلى 0.2 % من السكان، لكن من المحتمل ألا يتم الإبلاغ عنه. وعادة ما تكون أعراض ASD خفيفة للغاية أو في كثير من الحالات لا توجد حتى وقت لاحق من الحياة.
وتشمل الأعراض:
- عدم القدرة على ممارسة التمارين الرياضية الشاقة
- التأثير على معدل ضربات القلب أو إيقاعها
- خفقان القلب وزيادة خطر الإصابة بالالتهاب الرئوي.
وحتى إذا كان ASD لا يسبب أعراضًا، فإنه يمكن أن يضغط على القلب ويزيد من خطر الإصابة بالرجفان الأذيني والسكتة الدماغية وفشل القلب وارتفاع ضغط الدم الرئوي؛ وفي هذه المرحلة، تكون مضاعفات ASD لا رجعة فيها حتى لو تم إصلاح الخلل لاحقًا. إما إذا تم اكتشافه مبكرًا فيمكن تصحيح ASD بجراحة طفيفة التوغل لتحسين متوسط العمر المتوقع وتقليل المضاعفات.
وهناك عدة طرق لاكتشاف ASDP ؛ أولاً يمكن العثور على أكبر العيوب من خلال الاستماع إلى القلب باستخدام سماعة الطبيب. ولكن يمكن اكتشاف حوالى 30 % فقط من المرضى بهذه الطريقة. والآخر عن طريق مخطط صدى القلب؛ وهو اختبار كثيف الوقت وليس خيارًا جيدًا للفحص. فيما يستغرق اختبار آخر هو تخطيط كهربية القلب حوالى دقيقة واحدة فقط، ما يجعل من الممكن استخدامه كأداة للفحص.
ومع ذلك، عندما يحلل البشر قراءات تخطيط القلب بحثًا عن التشوهات المعروفة المرتبطة بالتوحد، تكون هناك حساسية محدودة لالتقاط اضطراب طيف التوحد.
ولمعرفة ما إذا كان نموذج الذكاء الاصطناعي يمكن أن يكتشف بشكل أفضل ASD من قراءات ECG، قام فريق الدراسة بتغذية بيانات نموذج التعلم العميق ECG من 80947 مريضًا فوق سن 18 عامًا خضعوا لكل من مخطط كهربية القلب ومخطط صدى القلب لاكتشاف ASD.
كما تم تشخيص ما مجموعه 857 مريضا. وقد تم جمع البيانات من ثلاث مستشفيات؛ مؤسستين تعليميتين كبيرتين واحدة BWH في الولايات المتحدة والأخرى جامعة كيو اليابانية وجامعة دوكيو الطبية ومركز سايتاما الطبي في اليابان؛ وهو مستشفى مجتمعي.
وتم اختبار النموذج بعد ذلك باستخدام عمليات مسح من دوكيو؛ والتي لديها عدد أكبر من السكان ولا تقوم بفحص مرضى ASD على وجه التحديد. فكان النموذج أكثر حساسية من استخدام التشوهات المعروفة الموجودة في تخطيط القلب لفحص ASD. وقد اكتشف النموذج بشكل صحيح ASD بنسبة 93.7 % من الوقت، في حين أن استخدام التشوهات المعروفة وجدت ASD 80.6 % من الوقت.
وفي هذا الاطار، قال جوتو «لقد التقطت أكثر بكثير مما يفعله الخبير باستخدام التشوهات المعروفة لتحديد حالات ASD».
ويتمثل أحد قيود الدراسة في أن النموذج تم تدريبه على عينات مستخدمة من المؤسسات الأكاديمية؛ والتي تتعامل أكثر مع الأمراض النادرة مثل ASD. كما تم فحص جميع المرضى الذين اعتادوا تدريب النموذج بحثًا عن ASD وتلقوا مخطط صدى القلب؛ لذلك ليس من الواضح مدى جودة عمل النموذج على عامة السكان. ولهذا السبب اختبروه في دوكيو؛ حيث تم الاحتفاظ بأداء النموذج حتى في عموم السكان بالمستشفى المجتمعي، ما يشير إلى أن النموذج معمم بشكل جيد.
وحري بالذكر، أن المؤلفين لاحظوا أيضًا أنه حتى استخدام مخطط صدى القلب لاكتشاف ASD لن يجد كل عيب؛ إذ يمكن للبعض أن يتخطى كلا من الفحص المنتظم ونموذج الذكاء الاصطناعي، على الرغم من أن هذه العيوب الأصغر تقل احتمالية أن تتطلب التدخل الجراحي.
ويخلص جوتو الى القول «ان مشكلة التعلم الآلي تكمن في أنه صندوق أسود؛ فنحن لا نعرف حقًا الميزات التي تم التقاطها. وهذا يعني أنه لا يمكننا معرفة الميزات التي يجب البحث عنها في تخطيط القلب من النموذج أيضًا. بينما تشير النتائج إلى أنه يمكن استخدام هذه التقنية في الفحص على مستوى السكان لاكتشاف ASD قبل أن تؤدي إلى تلف القلب غير القابل للإصلاح».
وفي النهاية، فان تخطيط كهربية القلب منخفض التكلفة نسبيًا ويتم إجراؤه حاليًا في العديد من السياقات، وفق جوتو، الذي يبين «ربما يمكن دمج هذا الفحص في موعد سنوي لـ PCP أو استخدامه لفحص مخططات كهربية القلب المأخوذة لأسباب أخرى».
