يكتشف الذكاء الاصطناعي عدم انتظام ضربات القلب قبل 30 دقيقة من حدوثه

في هذه الدراسة، طور الباحثون نموذجًا للذكاء الاصطناعي يسمى WARN (تحذير من الليف الأذيني) للمساعدة في التنبؤ بالرجفان الأذيني.

“يتكون WARN من نموذج تعلم عميق يقوم بإدخال مقاطع قصيرة مدتها 30 ثانية من معدل ضربات القلب ويخرج احتمالية التحول الوشيك إلى AFib،” خورخي غونسالفيس، دكتوراه، أستاذ في مركز لوكسمبورغ لأنظمة الطب الحيوي في جامعة لوكسمبورغ والرائد وأوضح مؤلف هذه الدراسة ل الأخبار الطبية اليوم.

“كلما زاد احتمال الخطر، زادت فرصة التحول إلى الرجفان الأذيني. ويتكرر هذا كل 15 ثانية. وقال غونسالفيس: “عندما يتجاوز هذا الاحتمال عتبة معينة، فإنه يطلق تحذيرا”.

تم تدريب نظام WARN واختباره على تسجيلات على مدار 24 ساعة لبيانات مخطط كهربية القلب التي تم جمعها من خلاله أجهزة هولتر يرتديه 350 شخصًا في مستشفى تونغجي في ووهان، الصين.

وقال غونسالفيس: “لقد أظهر الذكاء الاصطناعي أداءً مذهلاً عند البحث عن أنماط في مجموعات البيانات واسعة النطاق”.

“مثل هذه الأنماط في معظم الحالات يصعب للغاية التعرف عليها من قبل البشر. ومن ثم، قمنا باختبار الفرضية حول ما إذا كانت هناك بعض المعلومات “المخفية” في معدل ضربات القلب في الدقائق التي تؤدي إلى التحول إلى الرجفان الأذيني. وأوضح أن التعلم العميق كان قادرًا على العثور على مثل هذه الأدلة من خلال 280 سجلًا لبيانات هولتر للمرضى الذين لديهم تلك التحولات إلى الرجفان الأذيني.

عند اختبار نموذج WARN، وجد غونسالفيس وفريقه أنه قادر على التنبؤ بالانتقال من إيقاع القلب الطبيعي إلى الرجفان الأذيني بتحذير متوسط ​​قدره 30 دقيقة قبل البداية بدقة تبلغ حوالي 80٪.

وأوضح غونسالفيس: “(هذه النتائج) ليست مفاجئة لأن بعض المرضى يمكن أن يشعروا في الواقع ببضع ثوانٍ إلى دقائق قبل أن يتخطى قلبهم قليلاً أو يصبح عدم انتظام ضربات القلب”.

“إنهم لا يستطيعون وصف هذا الشعور بالضبط، ولكن إذا تمكنوا من الشعور به، فيجب أن تكون الآلة قادرة على اكتشاف هذا الشعور”. وفي الواقع، نحن نرى تغيرات طفيفة في ديناميكيات معدل ضربات القلب قبل ظهور الرجفان الأذيني.

وتابع: “من ناحية أخرى، من المدهش أننا نستطيع اكتشاف الرجفان الأذيني (AFib) (في غضون) 30 دقيقة مقدمًا من نموذج تم الحصول عليه من 280 مريضًا”.

“ينشأ الرجفان الأذيني (AFib) من عدد من الحالات المختلفة ويكون مرض كل مريض فريدًا من نوعه. ومن ثم، فإن النموذج يجسد التغير “المتوسط” في ديناميكيات 280 مرضًا مرتبطًا بالرجفان الأذيني. وقال غونسالفيس: “من المدهش أننا تمكنا من الحصول على مثل هذا الأداء العالي من نموذج قام بحساب متوسط ​​ديناميكيات العديد من المرضى”.

وبينما جمعت هذه الدراسة بيانات النشاط الكهربائي للقلب عبر جهاز طبي، قال غونسالفيس إن هذا النموذج نفسه يمكن استخدامه يومًا ما خلال الحياة اليومية. الساعات الذكية.

“اليوم، يمكن للساعات الذكية أن تفعل ذلك بالفعل أخبرنا إذا كان لدينا AFib. ومع ذلك، بالنسبة للعديد من الأشخاص، عندما يبدأ الرجفان الأذيني (AFib)، قد يكون من الصعب عكسه مرة أخرى إلى إيقاع الجيوب الأنفية المنتظم.

“يسمح الإنذار المبكر للمرضى باتخاذ تدابير وقائية مثل تناول الأدوية المضادة لاضطراب نظم القلب والأدوية المضادة للتخثر في وقت مبكر.”

“أتصور مستقبلًا غير بعيد حيث ستراقب الأجهزة البسيطة القابلة للارتداء نظام القلب والأوعية الدموية لدينا على مدار الساعة طوال أيام الأسبوع وتحذرنا من التغييرات الطفيفة في ديناميكياتها. ويمكن بعد ذلك ربط هذه التغييرات بأمراض معينة مثل الرجفان الأذيني (AFib) أو حتى الأحداث التي تهدد الحياة مثل النوبات القلبية. وفي كثير من الحالات، يمكن للتحذير المسبق حتى ببضع دقائق أن يسمح للمرضى بالحصول على رعاية طبية عاجلة وربما منع ظهور المرض، وبالتالي تجنب المضاعفات المرتبطة به.

— خورخي غونسالفيس، دكتوراه، مؤلف الدراسة الرئيسي

للمضي قدمًا، قال غونسالفيس إن الخطوة التالية في بحثهم ستشمل تخصيص الخوارزمية للأفراد.

وأوضح: “بدءًا من النموذج الحالي، فإن الهدف هو جعل المرضى الأفراد يرتدون ساعة ذكية لفترة طويلة من الزمن”.

“مع كل انتقال من إيقاع الجيوب الأنفية إلى AFib، سيتعلم النموذج السمات المحددة للمرض لهذا المريض. وفي نهاية المطاف، يمكن تحسين نافذة الإنذار المبكر والأداء لكل مريض بشكل كبير.

وأضاف غونسالفيس: “أظهر لنا هذا العمل أن هناك معلومات في اللحظات التي تؤدي إلى ظهور أمراض القلب والأوعية الدموية – لقد كانت دراسة بأثر رجعي كدليل على المفهوم”.

“ستكون الخطوة التالية هي كتابة تطبيقات لساعات ذكية مختلفة واختبارها في دراسات مستقبلية. لن أتفاجأ عندما أرى التطبيقات ذات الصلة تظهر على Google Play وApple Store في المستقبل القريب.

إم إن تي تحدث أيضًا مع بول دروري، دكتوراه في الطب، وهو طبيب قلب معتمد والمدير الطبي المساعد للفيزيولوجيا الكهربية في مركز ميموريال كير سادلباك الطبي في لاجونا هيلز، كاليفورنيا، حول هذه الدراسة.

“بشكل عام، بخلاف المحفزات المعروفة مثل تناول الكحول الزائد أو ضغطوأوضح دروري أن معظم حلقات الرجفان الأذيني تبدو عشوائية. “إن اكتشاف وجود سلائف تخطيط كهربية القلب التي يمكنها التنبؤ بشكل موثوق بنوبة الرجفان الأذيني هو أمر مثير للدهشة.”

وتابع دروري: “من المهم اكتشاف الرجفان الأذيني قبل حدوثه لتحسين علاج الرجفان الأذيني”.

“إن القدرة على تنبيه المرضى قبل حدوث نوبة الرجفان الأذيني تمنحهم القدرة على علاج الرجفان الأذيني قبل أن يبدأ. أحد الأمثلة على ذلك هو أن المريض يمكنه تناول دواء مضاد لاضطراب النظم “حسب الحاجة” لإجهاض النوبة. وأشار إلى أن هذا يمكن أن يساعد في تقليل زيارات غرفة الطوارئ والأمراض الأخرى الناتجة عن الرجفان الأذيني.

وقال دروري إنه على الرغم من أن الأجهزة الذكية جيدة جدًا حاليًا في اكتشاف الرجفان الأذيني، إلا أنها لا تستطيع التنبؤ بالحالة.

وقال: “من خلال توفر هذه التكنولوجيا في هذه الأجهزة، يمكن للمرضى الذين يعانون من الرجفان الأذيني أن يكونوا أكثر استباقية في علاج الرجفان الأذيني”. “قد يشمل ذلك المساعدة في اكتشاف محفزات الرجفان الأذيني لديهم والسماح لهم بمعالجة النوبات الوشيكة بشكل استباقي.”

“أود أن أرى تطبيق تقنية الذكاء الاصطناعي هذه في ساعة ذكية أو أي تقنية أخرى يمكن ارتداؤها ومتابعة عدد أكبر بكثير من المرضى الذين يعانون من الرجفان الأذيني لمعرفة ما إذا كانت قادرة على التنبؤ بالرجفان الأذيني بدقة. سيكون التحقق من صحة دراسة مثل هذه ضروريًا قبل التوصية بعلاجات محددة لنوبات الرجفان الأذيني الوشيكة التي تكتشفها هذه الخوارزمية.

— بول دروري، دكتوراه في الطب، طبيب القلب