الذكاء الاصطناعي يكشف أمراض القلب باستخدام ساعة ذكية

نجحت خوارزمية ذكاء اصطناعي، مقترنةً بمستشعرات تخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب الموجودة في الساعة الذكية، في تشخيص أمراض القلب الهيكلية بدقة، مثل ضعف قدرة القلب على الضخ، أو تلف الصمامات، أو تضخم عضلة القلب.
جاء ذلك في دراسة أولية ستُعرض في الجلسات العلمية لجمعية القلب الأميركية 2025.
وقال الباحثون إن هذه هي الدراسة الاستباقية الأولى التي تُظهر أن خوارزمية الذكاء الاصطناعي يمكنها الكشف عن أمراض القلب الهيكلية المتعددة بناءً على قياسات مأخوذة من مستشعر تخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب الموجود على ظهر الساعة الذكية وتاجها الرقمي.

وقال مؤلف الدراسة الدكتور آريا أمينوروايا، الطبيب المقيم في الطب الباطني والباحث المشارك في مختبر علوم بيانات القلب والأوعية الدموية في كلية الطب بجامعة ييل الأميركية "يرتدي ملايين الأشخاص ساعات ذكية، وتستخدم حاليًا بشكل أساسي للكشف عن مشاكل نظم القلب مثل الرجفان الأذيني. أما أمراض القلب الهيكلية، فعادةً ما تكتشف باستخدام تخطيط صدى القلب، وهو اختبار تصوير متقدم بالموجات فوق الصوتية للقلب يتطلب معدات خاصة وغير متاح على نطاق واسع للفحص الروتيني".
وأضاف أمينوروايا "في دراستنا، استكشفنا ما إذا كانت نفس الساعات الذكية التي يرتديها الناس يوميًا يمكن أن تساعد أيضًا في اكتشاف هذه الأمراض الهيكلية الخفية في القلب مبكرًا، قبل أن تتطور إلى مضاعفات خطيرة أو حوادث قلبية".
طوّر الباحثون خوارزمية الذكاء الاصطناعي باستخدام أكثر من 266 ألف تسجيل لتخطيط القلب الكهربائي بـ 12 قطبًا من أكثر من 110 ألف بالغ. وبناءً على هذه المكتبة من البيانات، طوروا خوارزمية لتحديد أمراض القلب الهيكلية من تخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب الذي يمكن الحصول عليه باستخدام مستشعرات الساعة الذكية. ولهذا الغرض، قام الباحثون بعزل أحد الأقطاب الـ 12 فقط من تخطيط القلب الكهربائي، والذي يشبه تخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب في الساعات الذكية.
كما أخذوا في الاعتبار التداخل العشوائي في إشارات تخطيط القلب الكهربائي أو "الضوضاء" التي قد تحدث أثناء تسجيل تخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب باستخدام الساعات الذكية في الواقع العملي. ثم تم التحقق من صحة نموذج الذكاء الاصطناعي خارجيًا باستخدام بيانات من أشخاص يطلبون الرعاية في مستشفيات المجتمع، بالإضافة إلى بيانات من دراسة سكانية من البرازيل.
بعد ذلك، قام الفريق بتجنيد 600 مشارك خضعوا لتخطيط القلب الكهربائي أحادي القطب لمدة 30 ثانية باستخدام ساعة ذكية لقياس دقة الخوارزمية في بيئة واقعية. أظهر التحليل ما يلي:
- باستخدام تخطيطات القلب أحادية القطب التي تم الحصول عليها من أجهزة المستشفى، كان نموذج الذكاء الاصطناعي فعالاً للغاية في التمييز بين الأشخاص المصابين بأمراض القلب الهيكلية وغير المصابين بها، حيث حقق نسبة 92% على مقياس الأداء القياسي (حيث تمثل 100% الأداء الأمثل).
- من بين 600 مشارك ممن حصلوا على تخطيطات القلب أحادية القطب من ساعة ذكية، حافظ نموذج الذكاء الاصطناعي على أداء عالٍ بنسبة 88% في الكشف عن أمراض القلب الهيكلية.
- حددت خوارزمية الذكاء الاصطناعي بدقة معظم الأشخاص المصابين بأمراض القلب (حساسية 86%) وكانت دقيقة للغاية في استبعاد أمراض القلب (قيمة تنبؤية سلبية 99%).
قال الدكتور روهان كيرا، المؤلف الرئيسي للدراسة ومدير مختبر علوم بيانات القلب والأوعية الدموية إن "تخطيط القلب أحادي القطب محدود بحد ذاته؛ ولا يمكنه أن يحل محل اختبار تخطيط القلب بـ 12 قطباً المتاح في مرافق الرعاية الصحية. ومع ذلك، باستخدام الذكاء الاصطناعي، يصبح قوياً بما يكفي للكشف عن حالات القلب المهمة"، مضيفا "من شأن هذا أن يجعل الفحص المبكر لأمراض القلب الهيكلية ممكناً على نطاق واسع، باستخدام الأجهزة التي يمتلكها الكثير من الناس بالفعل".
خلفية الدراسة وتفاصيلها
استخدم الباحثون قاعدة بيانات تضم 266,054 تخطيطاً للقلب من 110,006 مريضاً تلقوا الفحص والعلاج في "مستشفى ييل نيو هافن" بين عامي 2015 و2023 لتطوير خوارزمية تخطيط القلب بالذكاء الاصطناعي للكشف عن أمراض القلب الهيكلية من تخطيطات القلب أحادية القطب.
تمت مطابقة الخوارزمية مع فحوصات الموجات فوق الصوتية للقلب لمعرفة ما إذا كانوا مصابين بأمراض القلب الهيكلية أم لا.
ثم تم التحقق من صحة نموذج الذكاء الاصطناعي لدى 44,591 بالغاً يطلبون الرعاية في أربعة مستشفيات مجتمعية و3,014 مشاركاً من دراسة ELSA-Brasil السكانية. تجمع الدراسة البرازيلية الطولية لصحة البالغين معلومات مهمة حول كيفية تطور الأمراض المزمنة وتفاقمها، مع التركيز بشكل أساسي على أمراض القلب والأوعية الدموية والسكري.
لإعداد نموذج الذكاء الاصطناعي لتفسير الإشارات من تخطيطات القلب أحادية القطب في العالم الحقيقي، أضاف الباحثون بعض "التشويش"، المشابه للضوضاء أو التداخل، إلى عملية تدريب النموذج. ساعد هذا التعديل البسيط الذكاء الاصطناعي على أن يصبح مرناً وأكثر موثوقية عند التعامل مع الإشارات غير المثالية، مما يجعله أفضل في اكتشاف أمراض القلب الهيكلية حتى عندما لا تكون البيانات واضحة تماماً.
خلال هذه الدراسة الاستطلاعية الواقعية، ارتدى 600 مريض نفس النوع من الساعات الذكية المزودة بمستشعر تخطيط القلب أحادي القطب لمدة 30 ثانية في نفس اليوم الذي خضعوا فيه لفحص الموجات فوق الصوتية للقلب. 
كان متوسط ​​عمر المشاركين 62 عامًا، وكان حوالي نصفهم من النساء، و44% منهم من أصول أوروبية غير لاتينيين، و15% من أصحاب البشرة الداكنة غير اللاتينيين، و7% من أصل إسباني، و1% من أصل آسيوي، و33% من جنسيات أخرى. وتبين أن حوالي 5% منهم يعانون من أمراض قلبية هيكلية وفقًا لفحص الموجات فوق الصوتية للقلب.
تشمل قيود الدراسة صغر عدد المرضى المصابين بالمرض فعلياً في الدراسة الاستطلاعية، بالإضافة إلى عدد النتائج الإيجابية الخاطئة.
وقال أمينوروايا "نخطط لتقييم أداة الذكاء الاصطناعي في بيئات أوسع واستكشاف كيفية دمجها في برامج فحص أمراض القلب المجتمعية لتقييم تأثيرها المحتمل على تحسين الرعاية الوقائية".
مصطفى أوفى (أبوظبي)

أخبار ذات صلة الذكاء الاصطناعي ينقذ تلسكوب "جيمس ويب" من الرؤية الضبابية واحدة من كل 5 وفيات في أوروبا بأمراض القلب يمكن تفاديها

المصدر: صحيفة الاتحاد