كيف يساعد الذكاء الاصطناعي في التنبؤ بالمضاعفات الجراحية؟

اكتشف نموذج ذكاء اصطناعي جديد إشارات لم ترصد سابقا في فحوصات القلب الروتينية، تنبئ بقوة بالمرضى الذين سيعانون من مضاعفات قد تكون مميتة بعد الجراحة.

وقد تفوق النموذج بشكلٍ ملحوظ على درجات المخاطر التي يعتمد عليها الأطباء حاليا.

إن العمل الذي قام به باحثون من جامعة جونز هوبكنز، والذي يحول نتائج الاختبارات القياسية وغير المكلفة إلى أداة قد تنقذ حياة المرضى، يمكن أن يؤدي إلى إحداث تحول في عملية اتخاذ القرار وحساب المخاطر لكل من المرضى والجراحين.

قال المؤلف الرئيسي روبرت د. ستيفنز، رئيس قسم المعلوماتية والتكامل والابتكار في كلية الطب بجامعة جونز هوبكنز: "نُثبت أن مخطط كهربية القلب الأساسي يحتوي على معلومات تشخيصية مهمة لا يمكن تحديدها بالعين المجردة".

وأضاف: "لا يُمكننا استخراجها إلا باستخدام تقنيات التعلم الآلي".

نشرت النتائج في المجلة البريطانية للتخدير.

مضاعفات الجراحات الكبرى

يُصاب عدد كبير من الأشخاص بمضاعفات تُهدد حياتهم بعد العمليات الجراحية الكبرى.

وتُعدّ درجات المخاطر التي يعتمد عليها الأطباء لتحديد الأشخاص الأكثر عُرضةً للمضاعفات دقيقةً في حوالي 60% فقط من الحالات.

سعيًا لإيجاد طريقة أكثر دقة للتنبؤ بهذه المخاطر الصحية، لجأ فريق جونز هوبكنز إلى تخطيط كهربية القلب (ECG)، وهو فحص قلب قياسي يُجرى قبل الجراحة، ويُستخدم على نطاق واسع قبل الجراحات الكبرى، إنه طريقة سريعة وغير جراحية لتقييم نشاط القلب من خلال الإشارات الكهربائية، ويمكن أن يُشير إلى أمراض القلب.

لكن إشارات تخطيط كهربية القلب تلتقط أيضًا معلومات فسيولوجية أخرى أكثر دقة، كما قال ستيفنز، ويشتبه فريق هوبكنز في أنهم قد يجدون كنزًا من البيانات التنبؤية الغنية - إذا كان الذكاء الاصطناعي قادرًا على مساعدتهم في رؤيتها.

وقال ستيفنز: "يحتوي تخطيط كهربية القلب على الكثير من المعلومات المثيرة للاهتمام ليس فقط عن القلب ولكن أيضًا عن نظام القلب والأوعية الدموية".

وأضاف: "الالتهاب، والجهاز الصمّاوي، والتمثيل الغذائي، والسوائل، والشوارد - كل هذه العوامل تُشكّل مورفولوجيا تخطيط كهربية القلب، لو استطعنا الحصول على مجموعة بيانات ضخمة من نتائج تخطيط كهربية القلب وتحليلها باستخدام التعلم العميق، لربما حصلنا على معلومات قيّمة غير متاحة حاليًا للأطباء".

دور الذكاء الاصطناعي

قام الفريق بتدريب نموذجي ذكاء اصطناعي لتحديد المرضى المعرضين للإصابة بنوبة قلبية أو سكتة دماغية أو الوفاة خلال 30 يومًا من الجراحة.

دُرب أحد النموذجين على بيانات تخطيط كهربية القلب فقط. أما النموذج الآخر، والذي أطلق عليه الفريق اسم "نموذج الاندماج"، فقد دمج معلومات تخطيط كهربية القلب مع تفاصيل إضافية من السجلات الطبية للمرضى، مثل العمر والجنس والحالات الطبية الحالية.

لقد تنبأ نموذج تخطيط القلب فقط بالمضاعفات بشكل أفضل من درجات المخاطر الحالية، ولكن نموذج الاندماج كان أفضل، حيث كان قادرًا على التنبؤ بالمرضى الذين سيعانون من مضاعفات ما بعد الجراحة بدقة تصل إلى 85%.

قال كارل هاريس، الباحث الرئيسي في الدراسة: "من المدهش أننا نستطيع استخدام هذا التشخيص الروتيني، وهذه البيانات التي لا تتجاوز مدتها عشر ثوانٍ، للتنبؤ بدقة عالية بوفاة شخص ما بعد الجراحة".

وأضاف: "لدينا نتيجة مهمة للغاية من شأنها تحسين تقييم مخاطر الجراحة".

كما قام الفريق بتطوير طريقة لشرح السمات التي قد ترتبط بتخطيط كهربية القلب بالنوبة القلبية أو السكتة الدماغية بعد إجراء عملية جراحية.

"يمكنك أن تتخيل ما سيحدث إذا كنت تخضع لعملية جراحية كبرى ، فبدلاً من مجرد وضع تخطيط كهربية القلب في سجلاتك حيث لا ينظر إليه أحد، يتم تشغيله من خلال نموذج وتحصل على تقييم للمخاطر ويمكنك التحدث مع طبيبك حول مخاطر وفوائد الجراحة"، كما قال ستيفنز.

وأضاف: "إنها خطوة تحويلية إلى الأمام في كيفية تقييم المخاطر للمرضى".

سيُجري الفريق بعد ذلك اختبارات إضافية على النموذج باستخدام مجموعات بيانات من المزيد من المرضى.

كما يرغبون في اختبار النموذج مستقبلًا على مرضى على وشك الخضوع لجراحة.

ويرغب الفريق أيضًا في تحديد المعلومات الأخرى التي يمكن استخراجها من نتائج تخطيط كهربية القلب من خلال الذكاء الاصطناعي.