لـ قياس شدة مرض باركنسون.. نظام مطور باستخدام الذكاء الاصطناعي

بالرغم من التطورات الحديثة في علاج مرض باركنسون، إلا أنه لا يزال من الصعب قياس تطور الأعراض بدقة في هذا الاضطراب العصبي.

في حين يمكن ملاحظة أعراض ملحوظة مثل الهزات والتصلب وبطء الحركة، فقد كانت هناك في السابق طرق قليلة دقيقة لقياس التغيرات في الأعراض التي يمكن استخدامها خارج مختبرات الأبحاث وفي الممارسة السريرية الروتينية، وفق ما نشره موقع ميديكال إكسبريس.

نظام مطور

لتوفير علاج أكثر تخصيصًا استنادًا إلى الحالة المرضية للأفراد وتطورهم، طور الباحثون في جامعة كاليفورنيا سان فرانسيسكو (UCSF) نظام تحليل قائم على الفيديو مُمكّن بواسطة التعلم الآلي (ML)، لتحديد شدة الأعراض الحركية لدى المرضى الذين يعانون من مرض باركنسون (PD).

كان خط أنابيب الذكاء الاصطناعي الخاص بهم، الذي يعمل على مقاطع فيديو سريرية قياسية، قادرًا على تحديد مدى خطورة أعراض مرض باركنسون من خلال مقاطع فيديو قصيرة جدًا مدتها بضع ثوانٍ فقط. تم نشر دراستهم في مرض باركنسون npj.

يستخدم النظام مقاطع فيديو ذات عرض واحد مدتها ثوانٍ مسجلة على أجهزة مثل الهواتف الذكية والأجهزة اللوحية والكاميرات الرقمية، مما يلغي الحاجة إلى معدات متخصصة باهظة الثمن.

صمم الباحثون إطار العمل لتوفير مجموعة بيانات حركة شاملة ونظام قائم على الفيديو قابل للتفسير قادر على التنبؤ بشدة أعراض PD الحركية العالية مقابل المنخفضة.

يقوم النظام تلقائيًا باستخراج مجموعة كبيرة من الميزات التي تمثل خصائص الحركة في تسجيلات الفيديو الخام وغير المحررة لمرضى PD الذين يقومون بمهام حركية.

ربما تم إنشاء هذا النوع من النظام مؤخرًا، وذلك بفضل التقدم في التعلم الآلي ورؤية الكمبيوتر التي مكنت من تطوير خوارزميات يمكنها ترجمة المعلومات من الفيديو المتعلقة بالحركة في المواضع التشريحية الرئيسية دون الحاجة إلى علامات مادية مثل أجهزة الاستشعار القابلة للارتداء.

وقال رضا عباسي-أصل، أحد كبار مؤلفي الدراسة المشارك، والأستاذ المساعد في علم الأعصاب بجامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو: “يتوسع إطار عملنا بشكل فعال في الأبحاث السابقة في القياس الكمي لـ PD ويعالج العديد من أوجه القصور في حل بسيط ولكنه شامل يعتمد على الفيديو”.

وأضاف: “لقد استخرج نهجنا وحدد ميزات الحركة البارزة التي يمكن استخدامها لتدريب نماذج تعلم الآلة الدقيقة للتنبؤ بحالات الإعاقة الحركية المنخفضة والعالية الشدة”.

استخدم فريق البحث بيانات سريرية من 31 مشاركًا يعانون من مرض باركنسون والذين تم تقييمهم في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو كجزء من دراسة أترابية متعددة الأيام بعنوان “الطيف باركنسون” في جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو.

بالنسبة لكل مريض، قاموا بتسجيل مقطع فيديو لكامل الجسم للمشي/المشية ومقطع فيديو لمهمة النقر بالإصبع.

وكجزء من بروتوكول الدراسة، تم التقاط تسجيلات الفيديو الموحدة عندما كان المرضى يتناولون أدوية الدوبامين أو يتوقفون عنها، مما قد يؤدي إلى تحسين الأعراض. تم بعد ذلك استخراج مواقع المفاصل الفردية في كل إطار باستخدام برنامج رؤية الكمبيوتر “Mediapipe” من Google بالتعاون مع الباحث المشارك أنوبام باثاك.

بعد ذلك، ابتكر فريق جامعة كاليفورنيا في سان فرانسيسكو نهجًا يعتمد على البيانات للتحقق من صحة علامات الحركة السريرية الثابتة وقياسها بقوة، ولكنه حدد أيضًا رؤى سريرية جديدة، بما في ذلك حركات إصبع الخنصر بالإضافة إلى ميزات الأطراف السفلية والمحورية للمشية التي لم يتم تقييمها سابقًا فيما يتعلق بـ الشدة السريرية في PD.

وقالت مؤلفة الدراسة جيل أوستريم، طبيبة أعصاب ومديرة طبية ورئيسة القسم: “إن مجال اضطرابات الحركة يحتاج إلى أدوات أفضل لقياس ومراقبة وتتبع علامات المرض وأعراضه بطريقة مباشرة وموثوقة وموضوعية”.

ويخطط الباحثون لإجراء دراسات متابعة لتحسين إطار عملهم بشكل أكبر، وزيادة درجة الأتمتة والتحقق من صحتها في مجموعات تمثيلية أكبر، كما ويخططون أيضًا لتوسيع الإطار ليشمل طرائق حركية إضافية، مثل تعبيرات الوجه والكلام، بالإضافة إلى توسيع نطاق ذلك ليشمل الاستخدام المنزلي.