اشتقاق أشعة طبية متقدمة بتقنيات الذكاء الاصطناعي فكرة مشروع تخرج بكفر الشيخ

على مدار 7 أشهر عكف 10 طلاب بكلية الذكاء الاصطناعي بجامعة كفر الشيخ على تنفيذ فكرة «اشتقاق تسلسل جهاز الرنين وتجزئة أورام الدماغ»، التي حلت العديد من المشاكل المتعلقة بجهاز الرنين المغناطيسي، سواء من ناحية المريض أو الطبيب، وذلك ضمن مشروع تخرجهم لهذا العام.

فكرة المشروع

تروي رواء محمد العزب، إحدى طالبات المشروع، فكرتهم، لـ«الوطن» قائلةً: «الفكرة جاءت إلينا مع بداية العام الدراسي من السنة الأخيرة بكلية الذكاء الاصطناعي لتنفيذها وتناقشت فيها مع زميلاتي وزملائي ميرهان محمود مصطفى، وعائشة حسين البسطويسي، وأسماء إبراهيم ربيع، وسلمى منتصر محمد، وعلياء موسى البساطي، ومينا سمير توفيق، ويونان إسكندر سوريال، ومصطفى منصور الدفراوي، ومحمود مجدي النحال، وبدأنا العمل على تنفيذ فكرة اشتقاق تسلسل جهاز الرنين وتجزئة أورام الدماغ، على مدار 7 أشهر كاملة».

اشتقاق تسلسل جهاز الرنين وتجزئة أورام الدماغ

لم يكُن اختيار الفكرة سهلاً، إذ إنها تعدّ أهم خطوة في مسار طلاب كلية الذكاء الاصطناعي بحسب ميرهان محمود مصطفى، إحدى طالبات المشروع: «استغرقت اختيار الفكرة منا فترة طويلة للوصول إلى فكرة جديدة ومميزة ومفيدة من كل الجوانب، وبدأنا بالبحث المستفيض عبر الإنترنت لمعرفة المشاكل التي تواجه المجتمع وتحتاج إلى حلول، وركزنا بشكل خاص على المشاكل في المجال الطبي، نظرًا لتخصصنا في الذكاء الاصطناعي الحيوي، وواحدة من الأمور الهامة التي ساعدتنا في اختيار الفكرة كانت التدريب الصيفي بمستشفى كفر الشيخ الجامعي، والذي أتاح لنا فرصة رؤية المرضى ومشاكلهم ومشاكل الأطباء عن قُرب، مما منحنا فهماً أعمق وواقعياً للمشكلات التي تحتاج إلى حلول، ومن هنا، استطعنا تحديد المشكلة التي تحتاج إلى حل والتي يمكننا تنفيذها بفعالية، وتوصلنا إلى فكرة اشتقاق تسلسل جهاز الرنين وتجزئة أورام الدماغ (MRI Sequence Generation and Brain Tumor Segmentation)، التي حلت العديد من المشاكل المتعلقة بجهاز الرنين المغناطيسي، سواء من ناحية المريض أو الطبيب».

تقنيات المشروع

يعمل المشروع على اشتقاق أشعة طبية متقدمة من خلال استخدام إطار عمل مبتكر يُدعى «الشبكات التوليدية المتضادة Generative Adversarial Networks - GANs»، وتعتمد فكرة المشروع على اشتقاق ثلاث أنواع من الأشعة «T1، T2، T1c، وFlair» من خلال أشعة واحدة فقط، وفقاً لما ذكرته عائشة حسين البسطويسي، إحدى طالبات المشروع: «أحد الإنجازات البارزة في مشروعنا هو اشتقاق أشعة (T1c)، التي عادةً ما تُظهر الأورام بشكل أوضح عند تزويدها بمادة الجادولينيوم الملونة، والتي تُحقن عن طريق الوريد، وتُعد مادة الجادولينيوم ضرورية للحصول على صور دقيقة للأورام، إلا أنّ استخدامها قد يكون ضاراً لبعض المرضى مثل مرضى الكلى، والنساء الحوامل، والأشخاص الذين يُعانون من حساسية تجاه هذه المادة، ومما لا شك فيه إنّ الجسم يتخلص من مادة الجادولينيوم عبر الكلى، مما يعني أنّ المرضى الذين يُعانون من مشاكل في الكلى قد يحتاجون إلى عمليات غسيل الكلى بعد الحقن، كما تُمنع المادة بالنسبة للنساء الحوامل لما قد تسببه من أضرار على الجنين».

أهداف المشروع

«من خلال تطبيق فكرتنا، نسعى إلى تجنب الحاجة إلى حقن المرضى بمادة الجادولينيوم نهائيًا، مما يحسن من سلامة المرضى ويتيح إجراء الفحوصات بأمان أكبر للفئات التي لا تتناسب مع هذه المادة الكيميائية. يعتبر مشروعنا من أوائل المشاريع التي تركز على هذه التقنية، ونأمل أنّ يسهم في تحسين الرعاية الصحية وتوفير بدائل أكثر أماناً وراحة للمرضى»، كلمات قالتها أسماء إبراهيم ربيع، إحدى طالبات المشروع.

تحليل الأورام

وأوضحت سلمى منتصر محمد، إحدى طالبات المشروع، أنّه يجري استخدام الأربع صور الأشعة لإجراء عملية التقسيم والتحليل «segmentation» عليها، مما يتيح تحديد موقع الورم بدقة أكبر، بالإضافة إلى ذلك تُحدد الأجزاء الثلاثة المرتبطة بالورم وهي «edema» وهو الارتشاح الناتج عن الورم، و«necrosis» وهو الأنسجة الميتة، و«enhancing tumor» وهو الأنسجة النشطة.

تطوير الموقع الإلكتروني

وأشارت علياء موسى البساطي، إلى أنّه لضمان تقديم أفضل رعاية طبية وتسهيل العملية لكل من الطبيب والمريض، جرى إنشاء موقعا متطورا يتيح للطبيب إمكانية إدخال صورة أشعة واحدة أصلية، ثم يعمل على توليد ثلاث صور أشعة إضافية منها، وبعد ذلك يمكن للطبيب استخدام هذه الصور الأربع لإدخالها في نظام تحليل صور متقدم «segmentation» يحدد بدقة موضع الورم، والأجزاء الميتة والنشطة، والارتشاح المحيط بالورم، بالإضافة إلى ذلك يوفر النظام للطبيب فيديو تفصيلي ثلاثي الأبعاد للدماغ، يظهر فيه الورم بشكل دقيق، مما يساعد في تحسين دقة التشخيص.

تحسين تجربة المرضى والأطباء

وقال مينا سمير توفيق، أحد طلاب المشروع، أنّ المشروع يقدم حلولاً مبتكرة تهدف إلى تحسين تجربة المرضى، وتقليل وقت انتظارهم، مما يقلل من التوتر والضغط النفسي الذي يعانونه، ويجري العمل على تقليص فترة انتظار المرضى لدورهم، حيث كان الجهاز التقليدي يحتاج من 30 إلى 60 دقيقة لإنتاج أربعة متتاليات لكل مريض، أما الآن وبفضل التطويرات الحديثة، يمكن خفض هذه الفترة بشكل كبير، مما يتيح للمرضى الحصول على خدماتهم في وقت أقصر بكثير، كما يهدف أيضاً إلى تقليل وقت بقاء المريض داخل الجهاز، حيث سابقًا كانت العملية تستغرق من 30 إلى 60 دقيقة، ولكن عند تطبيق فكرة المشروع، سيُصبح بإمكان المريض إتمام الفحص في فترة تتراوح بين 7 إلى 10 دقائق فقط، حسب قدرة الجهاز، وهذا الإنجاز يتمثل في قدرة الجهاز الحالي على إنتاج متتالية واحدة فقط، ثم اشتقاق الثلاث الأخرى باستخدام الـ«GANs»، مما يوفر الوقت والجهد ويعزّز من راحة المريض وسرعة تقديم الخدمة.

تقليل التوتر والضغط النفسي للمرضى

وذكر يونان إسكندر سوريال، أحد طلاب المشروع، أنّه يجري العمل على تقليل التوتر والضغط النفسي للمرضى، خاصةً الأطفال، حيث لم يُعد هناك حاجة لتخديرهم لدخول الجهاز، مما يخفف من الآثار الجانبية للتخدير مثل الدوخة، ومشاكل التنفس، وهبوط ضغط الدم، بالإضافة إلى ذلك لم يعد هناك حاجة لحقن المرضى بالصبغة التي قد تسبب طفح جلدي ومشاكل في الكلى، والتي لا تناسب جميع المرضى مثل مرضى الكلى والحوامل.

الفوائد الاقتصادية والطبية

وأضاف مصطفى منصور الدفراوي، أحد طلاب المشروع، أنّه من الناحية الاقتصادية، يمكن تقليل التكلفة على المرضى، حيث أصبح بإمكانهم دفع تكلفة متتالية واحدة فقط بدلاً من أربع متتاليات، وهذا التوفير المادي والمعنوي يسهم في تشجيع المرضى على إجراء الفحوصات الضرورية للكشف المبكر عن الأورام وعلاجها بسرعة.

تحسين كفاءة المستشفيات والأطباء

وأوضح محمود مجدي النحال، أحد طلاب المشروع، أنّه يجري العمل على تحسين كفاءة المستشفيات والأطباء، حيث يمكنهم الآن استقبال عدد أكبر من المرضى نظراً لتقليل وقت الفحص لكل مريض، وهذا التحسن يزيد من الحركة داخل المستشفى ويعزّز من قدرتها على تقديم خدماتها بشكل أفضل، كما يسهم في تسهيل عملية التشخيص للأطباء، عن طريق تقديم أدوات تُساعد الأطباء في تحديد موقع الورم بسهولة ودقة، بدلاً من النظر إلى 155 شريحة إشعاعية لتحديد موقع الورم، مستطرداً: «بهذه الحلول المبتكرة، نساهم في تحسين جودة الرعاية الصحية وتوفير بيئة أكثر راحة وأماناً للمرضى، مما ينعكس إيجابياً على حياتهم وصحتهم».

المصدر: الوطن