تطوير خوارزمية جديدة تتنبأ بتطور حالة مريض كورونا

لا يعرف المصابون بفيروس فيما إذا كانت حالتهم ستتوقف عند ارتفاع الحرارة والالام الجسدية، أم أنها ستتطور إلى مشاكل في الرئة والتنفس ما يستدعي تدخل الأطباء.

ولهذا الغرض، طوّر باحثون من كلية الطب في جامعة ميشيغان الأمريكية، خوارزمية باستخدام برنامج الذكاء الاصطناعي ”التعلم العميق“، للتنبؤ أي من مرضى كوفيد -19 سوف تزداد حالتهم سوءًا، وذلك حتى تتخذ أطقم الرعاية الصحية الإجراءات اللازمة لعلاجهم، قبل تدهور حالتهم الصحية، والتي قد تصل إلى الوفاة.

وذكر موقع Technology Org العلمي، اليوم الإثنين، إن المرضى المصابين بفيروس كورونا المستجد، عادةً ما يدخلون المستشفى عندما يكافحون من أجل التنفس، حيث يقرر الفريق الطبي المشرف على حالتهم بالسماح لهم بدخول المستشفى.

وتساءل الباحثون في دراستهم، هل هؤلاء المرضى سيكونون من المحظوظين وستتحسن حالتهم، أم سينتهي بهم الأمر إلى الحاجة لتهوية ميكانيكية لمساعدتهم على التنفس؟

وتوصل الباحثون إلى خوارزمية ذكاء اصطناعي تجيب على هذه الأسئلة، حيث يمكنها التنبؤ بسهولة وبسرعة أي من المرضى من المحتمل أن تتدهور صحتهم أثناء تلقيهم العلاج في المستشفى.

وقال نيكولاس دوفيل، الطبيب من قسم التخدير في الجامعة الأمريكية، وأحد المؤلفين الرئيسيين للدراسة: ”يمكنك أن ترى تنوعًا كبيرًا في كيفية اختلاف أعراض إصابة مرضى كوفيد 19، حتى بين الأقارب وممن هم من بيئات وراثية مماثلة“.

وفي ذروة موجة كوفيد 19، كان من الصعب على الأطباء معرفة كيفية تخصيص الموارد الطبية لاستخدامها في علاج مرضى كورونا.

وفي هذه الدراسة، استكشف الباحث دوفيل وزملاؤه في الفريق البحثي إمكانات التعلم الآلي التنبؤي، من خلال الجمع بين علم البيانات وخبراتهم الجماعية في الرعاية الطبية لمرضى كوفيد -19 في وحدة العناية المركزة.

ورصد الفريق البحثي أثناء تطوير الخوارزمية، أعراض الإصابة لمجموعة من مرضى كوفيد 19 في المستشفى خلال أول موجة من الجائحة، وذلك خلال الفترة من مارس إلى مايو 2020، حيث صمموا بناءً على ذلك مسار فحص سريري.

وأنشأوا من خلاله الخوارزمية مع مدخلات أساسية مثل: ”سن المرضى، وما إذا كان لديهم حالات طبية سابقة، وما الأدوية التي كانوا يتناولونها عند دخولهم المستشفى“، بالإضافة إلى المتغيرات التي تغيرت أثناء تلقيهم العلاج في المستشفى، بما في ذلك: ”العلامات الحيوية مثل ضغط الدم، ومعدل ضربات القلب ونسبة الأكسجين“.

وتساءل الباحثون في الدراسة حول أي من نقاط البيانات هذه ساعدت في التنبؤ بشكل أفضل حول أي من المرضى سيتم تعويضهم بجهاز التنفس الصناعي أو أي منهم سيموتون في غضون 24 ساعة؟.

ومن بين 398 مريضًا في دراستهم، احتاج 93 مريضًا إلى جهاز التنفس الصناعي، حيث منهم من توفي في غضون أسبوعين.

وكان نموذج الخوارزمية، قادرًا على التنبؤ بالتهوية الميكانيكية بشكل أكثر دقة بناءً على العلامات الحيوية الرئيسة، بما في ذلك نسبة تشبع الدم بالأكسجين، ومعدل التنفس ومعدل ضربات القلب وضغط الدم ومستوى السكر في الدم.

وأجرى الباحثون تقييما لنقاط البيانات بزياد عدد الساعة من 4 و 8 و 24 و 48 ساعة، وذلك في محاولة لتحديد مقدار الوقت الأمثل اللازم للتنبؤ والتدخل قبل أن تتدهور حالة المريض.

وبيّن دوفيل، أن الخوارزمية قادرة على التنبؤ بالنتائج مع تمييز جيد خلال 48 ساعة، حيث منح ذلك مقدمي الرعاية الصحية الوقت لعمل الإجراءات اللازمة لرعاية المريض و تجهيز الموارد الطبية اللازمة.

وعلى سبيل المثال، يمكن للخوارزمية التنبؤ بسرعة حول أي من المرضى في قسم الطب العام سيكون مرشحًا جيدًا للتحويل إلى وحدة العناية المركزة، وذلك قبل أن تتدهور حالتهم، لدرجة أن تبادل الهواء بين الرئتين لديهم سيكون أكثر صعوبة.

ويأمل الباحثون على المدى الطويل، أن تُدمج الخوارزمية مع أدوات الفحص السريري الحالية، والمستخدمة في وحدة العناية المركزة.

بينما على المدى القصير، تسلط الدراسة الضوء على متابعة حالة مريض كوفيد 19، الذي يتلقى العلاج في المستشفى.

كما وتثير الدراسة أسئلة جديدة حول ماهية العلاجات التي يجب إعطاؤها لمرضى كوفيد 19، مثل مضادات التخثر أو الأدوية المضادة للفيروسات، وما إذا كانت تغير من المسار العلاجي للمريض.