نموذج ذكاء اصطناعي يكشف رفض القلب دون خزعات

قد ينجح الذكاء الاصطناعي في تحديد بدء مهاجمة جسم المريض للقلب المزروع بدقة، من خلال تحليل تسجيلات إيقاع القلب وفحوصات الدم، وفقاً لدراسة حديثة أجراها باحثون في مركز NYU Langone Health. تشير النتائج إلى إمكانية استبدال الإجراء الجراحي الغازي المعتمد حالياً كأداة تشخيصية رئيسية.

بدائل للخزعة الجراحية

يعتبر أخذ خزعة، أي إزالة قطعة صغيرة من عضلة القلب جراحياً لفحصها مجهرياً بحثاً عن علامات التهاب تدل على رفض الجهاز المناعي للعضو، المعيار الذهبي الحالي لتشخيص رفض زرع القلب. سعى الفريق البحثي لاستكشاف بديل يعتمد على الجمع بين مخططات كهربية القلب (EKG)، التي تسجل النشاط الكهربائي عبر مستشعرات جلدية، ونتائج فحوصات دم شائعة الاستخدام للتنبؤ بمخاطر الرفض.

قام الباحثون بتدريب نماذج ذكاء اصطناعي للتعرف على الأنماط ضمن 5,300 قراءة لمخطط كهربية القلب مأخوذة من 2,357 بالغاً خضعوا لعمليات زرع قلب. طُور أحد النماذج اعتماداً على بيانات المخطط فقط، بينما حلل نموذج آخر قراءات المخطط بالتزامن مع نتائج فحصين دمويين. واستخدمت سجلات الخزعات المقترنة بقراءات المخطط لنفس المرضى كمعيار لتقييم دقة تنبؤات الأدوات.

دقة النموذج المشترك

في مجموعة اختبار إضافية ضمت 38 رجلاً وامرأة من متلقي زرع القلب، تفوق النموذج المشترك في الأداء، حيث حدد بشكل صحيح 94% من المرضى الذين لم يعانوا من رفض الطعم. وفي المقابل، أخطأ النموذج القائم على فحوصات الدم وحدها بتصنيف 19 مريضاً كمرشحين محتملين للخضوع لخزعة غير ضرورية. أوضح الباحثون أن النموذج المشترك كان ليوفر على هؤلاء المرضى إجراء العملية الجراحية.

قال كبير مؤلفي الدراسة، الدكتور ليور جانكلسون، وهو أستاذ مشارك في قسم أمراض القلب بكلية غروسمان للطب وأستاذ مشارك في الهندسة الطبية الحيوية في كلية تاندون للهندسة: "تبرز نتائجنا أن مخططات كهربية القلب تحتوي على وفرة من المعلومات الفسيولوجية التي يمكن استخدامها لتحسين دقة الكشف بشكل كبير، وتمكين التشخيص والعلاج المبكرين للمرضى الذين يعانون من رفض زرع القلب".

محدوديات المؤشرات الحيوية الحالية

أظهرت أبحاث سابقة فعالية المؤشرات الحيوية الدموية، التي تقيس نشاط الجينات المرتبطة بالرفض الخلوي وقطع الحمض النووي للمتبرع في مجرى دم المتلقي، في رصد حالات الرفض. لكن الباحثين أشاروا إلى أن هذه المؤشرات غالباً ما تنتج نتائج إيجابية خاطئة، مما يؤدي إلى إجراء خزعات لا داعي لها.

نُشرت الدراسة عبر الإنترنت في 25 سبتمبر في مجلة زراعة القلب والرئة (Journal of Heart and Lung Transplantation). وتعد هذه الدراسة الأولى التي تجمع بين هذه المؤشرات الحيوية وقراءات مخطط كهربية القلب في نموذج واحد مدعوم بالذكاء الاصطناعي، وتقارن التحليل مباشرة بنتائج الخزعات.

درب الباحثون النموذج المشترك على بيانات مخطط كهربية القلب والمؤشرات الحيوية من مرضى خضعوا لزرع القلب بين عامي 2018 و2024. وطابقوا كل مخطط كهربية مع خزعة أجريت خلال الشهر الماضي، وهي نافذة زمنية تدعمها أبحاث سابقة. صنفت حالات رفض الأعضاء إلى فئتين: عدم وجود رفض أو رفض خفيف مقابل رفض متوسط أو شديد. وعادةً ما تتخذ تغييرات العلاجية، مثل تعديل أدوية مثبطات المناعة، للحالات الأكثر خطورة فقط.

وصف الدكتور جانكلسون عملية زرع القلب بأنها إجراء رئيسي يستهلك موارد كبيرة، مشيراً إلى أن الرفض شائع لكنه قابل للعلاج إذا اكتشف في الوقت المناسب. وأضاف بناءً على النتائج: "قد يساعد الجمع بين توفر مخططات كهربية القلب ودعم الذكاء الاصطناعي في تحديد الرفض مبكراً وإنقاذ المزيد من الأرواح".

الخطوات التالية والتمويل

خطط الباحثون كخطوة تالية لاختبار نموذجهم على عدد أكبر من المرضى في عدة مراكز لزراعة الأعضاء. قدم مركز NYU Langone تمويل الدراسة. شارك في البحث أيضاً من نفس المؤسسة كل من كيفن تشين، وروبرت رونان، ولاري أ. تشينيتز، وراندال آي. غولدبرغ.