تسخير الذكاء الاصطناعي للحصول على تصوير مبتكر.. ما القصة؟

طور مهندسو الطب الحيوي في جامعة ديوك بالولايات المتحدة نظام تصوير مبتكرا يسخّر قوة الذكاء الاصطناعي لتصوير خلايا الشبكية الفردية بشكل أفضل من التقنيات الأكثر تكلفة.

يمكن لهذا التقدم، حسب تقرير نشره موقع "ميديكال إكسبرس" وترجمته "عربي21"، أن يحسن بشكل كبير قدرات الطب الحديث على التشخيص والرصد لمجموعة من الأمراض.

وتلعب شبكية العين، وهي طبقة رقيقة من الخلايا الحساسة للضوء في الجزء الخلفي من العين، دورا حيويا في تحويل المعلومات البصرية ونقلها إلى الدماغ. وباعتبارها امتدادا للجهاز العصبي المركزي، تُوفّر للباحثين وسيلة فريدة وغير جراحية لتصوير الخلايا العصبية على المستوى الخلوي. 

قال سادي سينا فارسيو، أستاذ الهندسة الطبية الحيوية وطب العيون في جامعة ديوك: "تُستخدم خلايا الشبكية هذه كبدائل لدراسة أمراض الدماغ، مثل الزهايمر والتصلب اللويحي. التصوير الدقيق بالغ الأهمية للكشف المبكر. فمع صور أكثر وضوحا، يُمكننا تحديد الأمراض مبكرا وتقييم العلاجات التجريبية بفعالية أكبر من طرق تصوير الدماغ الأخرى". 

اظهار أخبار متعلقة

بحسب التقرير، فإن الطريقة الأكثر شيوعا لتصوير خلايا الشبكية هي تنظير العين بالضوء الماسح الضوئي البصري التكيفي (AOSLO).

تُكوّن صور AOSLO التقليدية فقط من الضوء المنعكس مباشرة عن الشبكية. ومع ذلك، غالبا ما تحتوي هذه الصور على تشوهات مُضللة، مما دفع أنظمة AOSLO الحديثة إلى دمج معلومات غير متحدة البؤر من الضوء المنعكس بشكل غير مباشر لتحليل خلايا الشبكية. 

أوضح فارسيو قائلا: "تستخدم طرق AOSLO غير البؤرية عادة مستشعرين فقط لالتقاط الضوء المتناثر. ورغم أن هذه الطريقة توفر رؤى من زاوية واحدة، إلا أنها لا تفي برصد شكل وحالة بنية الشبكية بشكل كامل. على سبيل المثال، قد يتم تحديد الأوعية الدموية الأفقية بشكل صحيح، بينما تُغفل الأوعية الدموية الرأسية". 

اعتمدت الجهود المبذولة لمواجهة هذا التحدي على مستشعرات إضافية، توفر معلومات مفصلة عن البنى الدقيقة، ولكنها تتطلب معدات باهظة الثمن ومعقدة. كبديل، يمكن للباحثين تعديل موضع المستشعر بعد كل مسح، إلا أن هذه الطريقة تزيد بشكل كبير من وقت التصوير، مما يؤثر على راحة المريض وسلامته. 

وللتغلب على هذه القيود، طور فارسيو وفريقه نهجا جديدا يُسمى AOSLO المضغوط بعمق (DCAOSLO). تستخدم هذه الطريقة الاستشعار المضغوط، وهي تقنية لمعالجة الإشارات لا تتطلب سوى إسقاطات قليلة من الأنسجة المصورة لإعادة بناء الصور بسرعة.
 
باستخدام مجموعة من المرايا الصغيرة المائلة عبر برنامج لجمع انعكاسات ضوء شبكية العين، يلتقط نظام DCAOSLO  خصائص أساسية دون الحاجة إلى المسح الضوئي لكل مستشعر على حدة، وهو إجراء يستغرق وقتا طويلا كما هو الحال في نظام AOSLO القياسي. تُعالج البيانات بعد ذلك بواسطة خوارزمية ذكاء اصطناعي لإنشاء صور كما لو كانت مُولّدة من مستشعرات متعددة. 

صرح جونغوان بارك، طالب دكتوراه في مختبر فارسيو والمؤلف الأول للورقة البحثية: "يستطيع نظام DCAOSLO التقاط الضوء المتناثر في وقت واحد من 12 موضعا للمستشعر باستخدام مستشعرين فقط، مع تقليل التكلفة ووقت التصوير بشكل كبير مقارنة بنظام AOSLO التقليدي".

اظهار أخبار متعلقة

وأضاف: "تعديلات الأجهزة لدينا طفيفة، ويمكن للباحثين دمجها بسهولة في إعدادات AOSLO الحالية". 

لإثبات قدرات نظام DCA OSLO، استخدمه الفريق لتصوير هياكل شبكية مختلفة لدى أشخاص أصحاء ومرضى. لم يُحسّن النظام صور القضبان والمخاريط وخلايا الأوعية الدموية فحسب، بل حقق أيضا سرعات تصوير أسرع بنحو 100 مرة من إعدادات AOSLO التقليدية.  

قال فارسيو: "لن تحظى أنظمة تصوير الشبكية أحادية الخلية، بما فيها AOSLO، باعتماد سريري واسع النطاق إلا إذا أمكن إجراء التصوير بسرعة ودقة وفعالية من حيث التكلفة. يُعد DCAOSLO أداة تشخيصية عملية قادرة على إحداث نقلة نوعية في إدارة الأمراض العصبية، والقلبية الوعائية، والسكري، وأمراض الشبكية".