نظم الذكاء الصناعي تخترق ميدان طب القلب

تعزز وسائل التشخيص الدقيق

هل يمكن لوسائل التعلّم الآلي تحسين تشخيص وعلاج أمراض القلب؟ من المبكر معرفة ذلك بصورة مؤكدة، لكن هناك كثيراً من الأدوات الواعدة، قيد العمل والإعداد.

تصوير «ذكي»
إذا كان لديك هاتف ذكي، فإن الصور التي تلتقطها به يتم تعزيزها آلياً بواسطة برنامج جرى «تعليمه» ليجعل صورتك تظهر أكثر وضوحاً وإشراقاً عبر تحليل آلاف وآلاف من الصور المماثلة.
وهذا النوع من التعلم الآلي - وهو جانب رئيسي من الذكاء الصناعي - يشبه ما يحدث في مجالات رعاية القلب والأوعية الدموية. لكن بدلاً من دراسة الصور، تعمل البرامج على تحليل الصور المستمدة من الأشعة المقطعية للصدر، وصور الموجات فوق الصوتية للقلب (مخطط صدى القلب)، ومتابعة النشاط الكهربائي للقلب (مخطط كهربائية القلب).
يقول الدكتور مايكل لو، مدير الذكاء الصناعي في مركز بحوث التصوير القلبي الوعائي في مستشفى ماساتشوستس العام، التابع لجامعة هارفارد: «لدينا الآن أدوات يمكنها استيعاب كميات هائلة من مختلف أنواع البيانات، بما في ذلك الأرقام والصور، حتى الأصوات». ويمكن لنماذج التعلم الآلي التي يتم إنشاؤها بواسطة هذه البيانات تحديد الأنماط التي قد تساعد الأطباء في اتخاذ قرارات أكثر دقة بشأن تشخيص أمراض القلب وعلاجها.

الذكاء الصناعي
> التعلّم الآلي. يشير الذكاء الصناعي إلى النظم والحواسيب القادرة على محاكاة الفكر البشري لحل المشكلات. والتعلم الآلي هو نوع من الذكاء الصناعي حيث تتعلم الخوارزميات (وهي برمجيات ذات نهج محدد) من كميات كبيرة من البيانات. ومن خلال التعرف على الأنماط، تصبح الآلة أكثر دقة مع مرور الوقت.
التعلم العميق هو نوع من التعلم الآلي باستخدام كثير من الشبكات العصبية متعددة الطبقات، التي يجري تصميمها وفقاً لبنية ووظيفة الدماغ. كما يعتمد كثير من أدوات الذكاء الصناعي الحديثة على التعلم العميق. في التطبيقات الطبية، ليس المقصود من الذكاء الصناعي أن يحل محل دور الأطباء وقدرتهم على التشخيص الإكلينيكي، وإنما مساعدتهم على تحديد الحالات المثيرة للقلق، التي يصعب في الغالب اكتشافها قبل ظهور الأعراض.
> التشخيص والتنبؤ. أحد الأمثلة على ذلك هو نظام التعلم الآلي المتطور القادر على التنبؤ بمخاطر القلب والأوعية الدموية من خلال إجراء التصوير بالأشعة المقطعية العادية على الصدر. ذكر الدكتور لو وزملاؤه من برنامج «هارفارد للذكاء الصناعي الطبي» هذا النظام في دراسة نُشرت العام الماضي في دورية «نيتشر كوميونيكاشنز». وجرى تدريب النظام (الذي يستخدم الأشعة في قياس تراكم الكالسيوم الخطر في شرايين القلب) باستخدام بيانات من «دراسة فرامنغهام للقلب» التي أُجريت منذ فترة طويلة، ثم جرى التحقق من صحتها على أكثر من 20 ألف شخص من 3 تجارب إكلينيكية أخرى.
يقول الدكتور لو: «إذا أجريت تصوير الأشعة المقطعية لتشخيص السعال، فإن الصورة تحتوي على معلومات أخرى يمكن أن تكون مفيدة حول مخاطر الإصابة بأمراض القلب أو السرطان في المستقبل». وفي المستقبل، من الممكن أن تكون هناك أداة للتعلم الآلي في الخلفية تنبه طبيبك، على سبيل المثال، إلى وجوب تناول أدوية الستاتين (أدوية مخفضة للكوليسترول) للحد من مخاطر الإصابة بأمراض القلب.

نظم طب القلب
من التوقعات الحالية والمستقبلية توظيف الذكاء الصناعي في مجالات القلب والأوعية الدموية، إذ يستخدم الباحثون الذكاء الصناعي للتنبؤ بمشكلات القلب بعدد من الطرق الجديدة. منها ما يلي...
> مرض الشريان التاجي الحاد Severe coronary artery disease. ابتكر فريق يقوده باحثون من جامعة أكسفورد أداة للذكاء الصناعي يمكنها الكشف عن مرض خطير في الشريان التاجي عبر تخطيط صدى القلب بالمجهود stress echocardiography (الاختبار الشائع وغير المؤذي) بمزيد من الدقة والموثوقية.
> البطين الأيسر الضعيف Weakened left ventricle. باستخدام وظيفة المخطط الكهربائي للقلب الأحادي single - lead electrocardiogram function على ساعة «أبل» الحديثة، ابتكر الباحثون في «مايو كلينيك» أداة قائمة على الذكاء الصناعي يمكنها اكتشاف مضخة القلب الضعيفة، الحالة المعروفة باسم «اختلال البطين الأيسر» left ventricular dysfunction.
> اضطراب أو اختلال النَظْم القَلْبِي (إيقاعات القلب المتعددة) Multiple heart rhythm disorders. طوّر الباحثون في جامعة «ييل» نموذجاً للذكاء الصناعي من شأنه تمكين الأطباء من تشخيص الرجفان الأذيني atrial fibrillation، و«إحصار فرع الحزمة الأيمن والأيسر» left and right bundle branch block، وغير ذلك من اضطراب النَظْم القَلْبِي والتوصيل باستخدام المخططات الكهربائية للقلب بأشكال وتنسيقات وتخطيطات مختلفة، بما في ذلك التي جُمعت من مراكز الرعاية الصحية عن بُعد.
> الداء القلبي الصمامي Heart valve disease. أنشأت إحدى الشركات من كاليفورنيا منصات تعمل بالذكاء الصناعي تُحسن (عند استخدامها مع سماعة الطبيب الرقمية للشركة) من اكتشاف «لَغَط القَلْب» heart murmurs أو «النَفْخة القَلْبِية»، التي قد تشير إلى الداء القلبي الصمامي أو الخلل القلبي البنيوي.
> اضطراب النَظْم (الإيقاع) القلبي الخطير Dangerous heart rhythms. عبر الجمع بين الصور التي تُظهر ندوباً في قلب المريض، إلى جانب خصائص أخرى، مثل العمر والوزن، أنشأ العلماء في جامعة «جونز هوبكنز» شبكة عصبية قد تتوقع ما إذا كان الشخص قد يُتوفى نتيجة السكتة القلبية، ومتى قد يحدث ذلك.
وبالطبع يجب موافقة إدارة الأغذية والأدوية على هذه الأدوات والتأكد من عملها على تحسين النتائج ذات الصلة بالقلب بما يتجاوز ما يقوم به الأطباء في المعتاد. ولن نعرف الإجابة إلى حين اختبار الأدوات في التجارب الإكلينيكية، كما يقول الدكتور لو. بالإضافة إلى ذلك، فإن مثل هذه الأداة، شأنها شأن أي تقنية جديدة، لا بد من حصولها على موافقة إدارة الأغذية والأدوية الأميركية قبل استخدامها في الممارسات الطبية الروتينية. ويقول الدكتور لو: «إنها عملية مُعقدة ومُكلفة وتستلزم مشاركة الموارد من الشركات أو المستشفيات في غالب الأمر».
* رسالة هارفارد للقلب، خدمات «تريبيون ميديا»