الذكاء الاصطناعي يكتشف أول علامة بيولوجية تصويرية للتوتر المزمن

باستخدام نموذج الذكاء الاصطناعي للتعلم العميق، تمكن الباحثون من تحديد أول علامة بيولوجية من نوعها للتوتر المزمن يمكن اكتشافها من خلال التصوير الروتيني.

جاء ذلك وفقًا لبحث تم تقديمه في الاجتماع السنوي للجمعية الإشعاعية لأمريكا الشمالية (RSNA).

تأثير التوتر المزمن على الصحة

يمكن أن يؤثر التوتر المزمن على الصحة البدنية والنفسية، مسببًا مجموعة متنوعة من المشاكل، بما في ذلك القلق والأرق وآلام العضلات وارتفاع ضغط الدم وضعف جهاز المناعة، وفقًا للجمعية الأمريكية لعلم النفس.

وتُظهر الأبحاث أن التوتر المزمن قد يُسهم في الإصابة بأمراض خطيرة، مثل أمراض القلب والاكتئاب والسمنة.

وقد قامت المؤلفة الرئيسية للدراسة، الدكتورة إيلينا جوتبي، بتطوير وتدريب نموذج التعلم العميق لقياس حجم الغدة الكظرية على عمليات مسح التصوير المقطعي المحوسب الموجودة.

يتم إجراء عشرات الملايين من فحوصات التصوير المقطعي المحوسب للصدر سنويًا في الولايات المتحدة وحدها.

كيف يقيس نموذج الذكاء الاصطناعي التوتر؟

قالت الدكتورة جوتبي: "يعتمد نهجنا على بيانات التصوير المتاحة على نطاق واسع، ويفتح المجال أمام تقييمات واسعة النطاق للتأثير البيولوجي للإجهاد المزمن على مجموعة من الحالات باستخدام فحوصات الصدر المقطعية الحالية".

وأضافت: "يتمتع هذا المؤشر الحيوي، المدعوم بالذكاء الاصطناعي، بالقدرة على تحسين تصنيف مخاطر أمراض القلب والأوعية الدموية، وتوجيه الرعاية الوقائية دون الحاجة إلى اختبارات أو علاج إشعاعي إضافي".

قال المؤلف الرئيسي للدراسة الدكتور شادبور ديمهري، أستاذ الأشعة في جامعة جونز هوبكنز، إن التوتر المزمن هو حالة شائعة أو شكوى يتعامل معها العديد من البالغين على أساس يومي.

وأضاف: "لأول مرة، يُمكننا رؤية العبء طويل الأمد للتوتر داخل الجسم، باستخدام فحص يُجرى للمرضى يوميًا في مستشفيات البلاد، حتى الآن، لم تكن لدينا طريقة لقياس وتقدير الآثار التراكمية للتوتر المزمن، باستثناء الاستبيانات، ومؤشرات مصل بديلة مثل الالتهاب المزمن، وقياس الكورتيزول، وهو أمرٌ مُرهقٌ للغاية».

على عكس قياسات الكورتيزول الفردية، والتي توفر صورة لحظية لمستويات التوتر، يعمل حجم الغدة الكظرية كمقياس بيولوجي للتوتر المزمن.

تفاصيل الدراسة

وفي الدراسة، حصل الباحثون على بيانات عن 2842 مشاركًا (متوسط ​​العمر 69.3 عامًا؛ 51% منهم نساء) من دراسة متعددة الأعراق لتصلب الشرايين، وهي دراسة شاملة تجمع بين فحوصات التصوير المقطعي المحوسب للصدر، واستبيانات الإجهاد المعتمدة، ومقاييس الكورتيزول، وعلامات الحمل التآلفي - التأثيرات الفسيولوجية والنفسية التراكمية للإجهاد المزمن على الجسم.

إن هذا التكامل النادر بين التصوير والبيانات الكيميائية الحيوية والنفسية الاجتماعية جعلها المجموعة المثالية، وربما الوحيدة، لتطوير علامة تصويرية للتوتر المزمن.

طبّق الباحثون بأثر رجعي نموذج التعلم العميق الخاص بهم على فحوصات التصوير المقطعي المحوسب لتجزئة وحساب حجم الغدد الكظرية.

عُرّف مؤشر حجم الغدة الكظرية (AVI) بأنه الحجم (سم³) مقسومًا على الطول (م²).

جُمعت مستويات الكورتيزول اللعابي ثماني مرات يوميًا على مدار يومين. استند الحمل التآزري إلى مؤشر كتلة الجسم، والكرياتينين، والهيموجلوبين، والألبومين، والجلوكوز، وعدد خلايا الدم البيضاء، ومعدل ضربات القلب، وضغط الدم.

تم تقييم الارتباطات الإحصائية بين مؤشر AVI والكورتيزول، والحمل التآزري، ومقاييس الإجهاد النفسي والاجتماعي، بما في ذلك استبيانات الاكتئاب والإجهاد المُدرَك.

ووجد الباحثون أن مؤشر AVI المُستمَد من الذكاء الاصطناعي ارتبط باستبيانات الإجهاد المُعتمدة، ومستويات الكورتيزول في الدم، والنتائج القلبية الوعائية السلبية المستقبلية.

ارتبط ارتفاع مؤشر ضغط الدم الشرياني (AVI) بارتفاع مستوى الكورتيزول، وذروة الكورتيزول، والحمل التآزري.

كان لدى المشاركين الذين يعانون من إجهاد شديد مؤشر ضغط دم الشرياني (AVI) أعلى مقارنةً بمن يعانون من إجهاد منخفض. كما ارتبط مؤشر ضغط الدم الشرياني (AVI) بارتفاع مؤشر كتلة البطين الأيسر.

ارتبطت كل زيادة قدرها 1 سم³/م² في مؤشر ضغط الدم الشرياني (AVI) بزيادة خطر الإصابة بقصور القلب والوفاة.

قالت الدكتورة جوتبي: "بفضل بيانات متابعة المشاركين لمدة تصل إلى عشر سنوات، تمكنا من ربط مؤشر ضغط الدم الشرياني (AVI) المُستقاة من الذكاء الاصطناعي بنتائج سريرية ذات دلالة وأهمية".

وأضافت: "يُعد هذا أول مؤشر تصويري للتوتر المزمن تم التحقق من صحته، وأثبت تأثيره المستقل على نتائج أمراض القلب والأوعية الدموية، وتحديدًا قصور القلب".

وقال الباحثون إن المؤشر الحيوي التصويري يمكن استخدامه في مجموعة متنوعة من الأمراض المرتبطة بالتوتر المزمن لدى البالغين في منتصف العمر وكبار السن.