الذكاء الاصطناعي للكشف عن مرض السكري مبكرا بالأشعة السينية
08-04-2023 02:01 مساءً
0
0
97
وجد نموذج ذكاء اصطناعي جديد ابتكره باحثون بجامعة إيموري أن صور الأشعة السينية التي تم جمعها أثناء الرعاية الطبية الروتينية يمكن أن توفر علامات تحذيرية لمرض السكري، حتى في المرضى الذين لا يستوفون الإرشادات الخاصة بالمخاطر المتزايدة.
إذ يمكن أن يساعد النموذج الأطباء في اكتشاف المرض في وقت مبكر ومنع المضاعفات، حسب ما يقول فريق متعدد المؤسسات في بحث نشرت نتائجه بمجلة «Nature Communications» العلمية، وفق ما ذكر موقع «ميديكال إكسبريس» الطبي المتخصص.
ومن خلال تطبيق الطريقة الحسابية المعروفة باسم «التعلم العميق للصور وبيانات السجلات الصحية الإلكترونية»، طور الباحثون نموذجًا نجح في تحديد مخاطر الإصابة بمرض السكري المرتفع في تحليل بأثر رجعي، غالبًا قبل سنوات من تشخيص المرضى بالمرض.
وفي هذا يقول الباحثون «إنه أمر مهم، بالنظر إلى أن انتشار مرض السكري في الولايات المتحدة قد تضاعف على مدار الـ 35 عامًا الماضية. تقترح الإرشادات الحالية فحص مرضى السكري من النوع 2 إذا كانت أعمارهم تتراوح بين 35 و 70 عامًا ولديهم مؤشر كتلة الجسم (BMI) في نطاق زيادة الوزن إلى السمنة».
ومع ذلك، وجدت العديد من الدراسات أن هذه الاستراتيجية تغفل عددًا كبيرًا من الحالات، لا سيما في الأقليات العرقية والإثنية التي يعتبر مؤشر كتلة الجسم بالنسبة لها مؤشرًا أقل فاعلية لخطر الإصابة بمرض السكري.
والمرضى الذين يعانون من مرض السكري غير المشخص معرضون لخطر أكبر للإصابة بمضاعفات المرض بما في ذلك تلف الأعضاء غير القابل للإصلاح وحتى الموت.
وفي تعليق على هذا الأمر، تقول الدكتورة جودي واويرا جيتشويا أستاذة الطب المساعد في علوم الأشعة والتصوير الباحثة الرئيسية بجامعة إيموري «توفر الأشعة السينية للصدر بديلاً انتهازيًا للاختبار الشامل لمرض السكري. وهذا تطبيق محتمل مثير للذكاء الاصطناعي لسحب البيانات من الاختبارات المستخدمة لأسباب أخرى والتأثير بشكل إيجابي على رعاية المرضى».
وفي هذا الاطار، تم تدريب نموذج للذكاء الاصطناعي على أكثر من 270.000 صورة بالأشعة السينية من 160.000 مريض، مع التعلم العميق الذي يحدد ميزات الصورة التي تنبأت بشكل أفضل بتشخيص لاحق لمرض السكري.
ونظرًا لأن الأشعة السينية على الصدر ليست طريقة شائعة للكشف عن مرض السكري، فقد استخدم الباحثون أيضًا تقنيات الذكاء الاصطناعي القابلة للتفسير لتحديد كيف ولماذا اتخذ النموذج قراراته.
وقد أشارت الأساليب إلى أن موقع الأنسجة الدهنية مهم لتحديد المخاطر؛ وهو منطق يتوافق مع النتائج الطبية الحديثة التي تشير إلى أن الدهون الحشوية في الجزء العلوي من الجسم والبطن مرتبطة بمرض السكري من النوع 2 ومقاومة الأنسولين وارتفاع ضغط الدم وحالات أخرى.
ونظرًا لحداثة النهج والنتائج المذهلة، لجأ الباحثون الذين طوروا النموذج لأول مرة إلى فريق إيموري لإجراء التحقق الخارجي من النموذج.
وعندما طبق فريق إيموري النموذج على مجموعة منفصلة تضم ما يقرب من 10000 مريض، وجدوا أن النموذج تنبأ بالمخاطر بشكل أفضل من نموذج بسيط يعتمد على البيانات السريرية غير الصورية وحدها.
وفي بعض الحالات، حذرت الأشعة السينية للصدر من خطر الإصابة بمرض السكري في وقت مبكر يصل إلى ثلاث سنوات قبل أن يتم تشخيص المريض في النهاية. ويوفر ناتج النموذج أيضًا درجة مخاطر رقمية يمكن أن تساعد الأطباء على تخصيص نهج العلاج للمرضى، وفقما يقول فرانسيسكو باسكويل الأستاذ المشارك بقسم أمراض الغدد الصماء والتمثيل الغذائي والدهون؛ الذي يقول «ان النهج الانتهازي لاستخدام الأشعة السينية للصدر لتحديد الأشخاص الأكثر عرضة للإصابة بمرض السكري، حتى قبل حدوث ارتفاع أو انخفاض في مستويات السكر في الدم، هو وسيلة واعدة قد تساعد في تحسين النتائج من خلال التدابير الوقائية أو العلاج المبكر».
من جانبه، سيقوم فريق البحث الآن باستكشاف كيفية التحقق من صحة النموذج بشكل أكبر ودمجه بأنظمة السجلات الصحية الإلكترونية حتى يتمكن من توفير تنبيه للأطباء لمتابعة فحص مرض السكري التقليدي للمرضى الذين تم وضع علامة على أنهم معرضون لخطر كبير بناءً على نتائج الأشعة السينية. ثم سينتقلون بعد ذلك إلى التحقيق من مدى نجاح صور الصدر بالأشعة السينية في المساعدة بتشخيص الحالات الأخرى مثل أمراض الأوعية الدموية وفشل القلب الاحتقاني ومرض الانسداد الرئوي المزمن.
وكالات
إذ يمكن أن يساعد النموذج الأطباء في اكتشاف المرض في وقت مبكر ومنع المضاعفات، حسب ما يقول فريق متعدد المؤسسات في بحث نشرت نتائجه بمجلة «Nature Communications» العلمية، وفق ما ذكر موقع «ميديكال إكسبريس» الطبي المتخصص.
ومن خلال تطبيق الطريقة الحسابية المعروفة باسم «التعلم العميق للصور وبيانات السجلات الصحية الإلكترونية»، طور الباحثون نموذجًا نجح في تحديد مخاطر الإصابة بمرض السكري المرتفع في تحليل بأثر رجعي، غالبًا قبل سنوات من تشخيص المرضى بالمرض.
وفي هذا يقول الباحثون «إنه أمر مهم، بالنظر إلى أن انتشار مرض السكري في الولايات المتحدة قد تضاعف على مدار الـ 35 عامًا الماضية. تقترح الإرشادات الحالية فحص مرضى السكري من النوع 2 إذا كانت أعمارهم تتراوح بين 35 و 70 عامًا ولديهم مؤشر كتلة الجسم (BMI) في نطاق زيادة الوزن إلى السمنة».
ومع ذلك، وجدت العديد من الدراسات أن هذه الاستراتيجية تغفل عددًا كبيرًا من الحالات، لا سيما في الأقليات العرقية والإثنية التي يعتبر مؤشر كتلة الجسم بالنسبة لها مؤشرًا أقل فاعلية لخطر الإصابة بمرض السكري.
والمرضى الذين يعانون من مرض السكري غير المشخص معرضون لخطر أكبر للإصابة بمضاعفات المرض بما في ذلك تلف الأعضاء غير القابل للإصلاح وحتى الموت.
وفي تعليق على هذا الأمر، تقول الدكتورة جودي واويرا جيتشويا أستاذة الطب المساعد في علوم الأشعة والتصوير الباحثة الرئيسية بجامعة إيموري «توفر الأشعة السينية للصدر بديلاً انتهازيًا للاختبار الشامل لمرض السكري. وهذا تطبيق محتمل مثير للذكاء الاصطناعي لسحب البيانات من الاختبارات المستخدمة لأسباب أخرى والتأثير بشكل إيجابي على رعاية المرضى».
وفي هذا الاطار، تم تدريب نموذج للذكاء الاصطناعي على أكثر من 270.000 صورة بالأشعة السينية من 160.000 مريض، مع التعلم العميق الذي يحدد ميزات الصورة التي تنبأت بشكل أفضل بتشخيص لاحق لمرض السكري.
ونظرًا لأن الأشعة السينية على الصدر ليست طريقة شائعة للكشف عن مرض السكري، فقد استخدم الباحثون أيضًا تقنيات الذكاء الاصطناعي القابلة للتفسير لتحديد كيف ولماذا اتخذ النموذج قراراته.
وقد أشارت الأساليب إلى أن موقع الأنسجة الدهنية مهم لتحديد المخاطر؛ وهو منطق يتوافق مع النتائج الطبية الحديثة التي تشير إلى أن الدهون الحشوية في الجزء العلوي من الجسم والبطن مرتبطة بمرض السكري من النوع 2 ومقاومة الأنسولين وارتفاع ضغط الدم وحالات أخرى.
ونظرًا لحداثة النهج والنتائج المذهلة، لجأ الباحثون الذين طوروا النموذج لأول مرة إلى فريق إيموري لإجراء التحقق الخارجي من النموذج.
وعندما طبق فريق إيموري النموذج على مجموعة منفصلة تضم ما يقرب من 10000 مريض، وجدوا أن النموذج تنبأ بالمخاطر بشكل أفضل من نموذج بسيط يعتمد على البيانات السريرية غير الصورية وحدها.
وفي بعض الحالات، حذرت الأشعة السينية للصدر من خطر الإصابة بمرض السكري في وقت مبكر يصل إلى ثلاث سنوات قبل أن يتم تشخيص المريض في النهاية. ويوفر ناتج النموذج أيضًا درجة مخاطر رقمية يمكن أن تساعد الأطباء على تخصيص نهج العلاج للمرضى، وفقما يقول فرانسيسكو باسكويل الأستاذ المشارك بقسم أمراض الغدد الصماء والتمثيل الغذائي والدهون؛ الذي يقول «ان النهج الانتهازي لاستخدام الأشعة السينية للصدر لتحديد الأشخاص الأكثر عرضة للإصابة بمرض السكري، حتى قبل حدوث ارتفاع أو انخفاض في مستويات السكر في الدم، هو وسيلة واعدة قد تساعد في تحسين النتائج من خلال التدابير الوقائية أو العلاج المبكر».
من جانبه، سيقوم فريق البحث الآن باستكشاف كيفية التحقق من صحة النموذج بشكل أكبر ودمجه بأنظمة السجلات الصحية الإلكترونية حتى يتمكن من توفير تنبيه للأطباء لمتابعة فحص مرض السكري التقليدي للمرضى الذين تم وضع علامة على أنهم معرضون لخطر كبير بناءً على نتائج الأشعة السينية. ثم سينتقلون بعد ذلك إلى التحقيق من مدى نجاح صور الصدر بالأشعة السينية في المساعدة بتشخيص الحالات الأخرى مثل أمراض الأوعية الدموية وفشل القلب الاحتقاني ومرض الانسداد الرئوي المزمن.
وكالات