ابتكار مولد اصطناعي ذكي يحاكي إشارات القلب البشرية بدقة عالية

طور فريق من الباحثين في جامعة بطرسبورغ الكهروتقنية مولدا اصطناعيا متقدما لإشارات كهربة القلب قادرا على محاكاة الإيقاع القلبي الطبيعي بدقة عالية، ما يمثل خطوة محورية في تحسين أداء أجهزة تخطيط القلب وتدريب الكوادر الطبية وأنظمة الذكاء الاصطناعي في المجال الصحي.
- أهمية الابتكار في المجال الطبي والتعليمي
بحسب ما أوردته وكالة الأنباء الروسية "تاس"، يُعد هذا الابتكار أداة حاسمة في معايرة أجهزة التخطيط القلبي (ECG) وتوفير بيئة تدريب واقعية للمهنيين الطبيين، إضافة إلى تمكين الخوارزميات الذكية من التعرّف على الأنماط الحيوية الحقيقية لإشارات القلب.
وتقول إيكاترينا كوبيتس، الأستاذة المساعدة في قسم أنظمة التصميم الآلي والباحثة في معهد البحوث العلمية بالجامعة:"قمنا بتحديث نموذج توليد إشارات كهربة القلب الكلاسيكية عبر دمج ديناميكية عشوائية، وقارنا النتائج بإشارات قلب حقيقية، أظهرت النتائج أن النموذج الجديد يمكنه محاكاة التوزيع الزمني الواقعي بين التقلصات القلبية دون الاعتماد على مولدات أرقام عشوائية تقليدية".
- كهربة القلب: تشخيص دقيق وتمثيل واقعي
تُعد كهربة القلب (تخطيط القلب الكهربائي) تمثيلا رسوميا للنشاط الكهربائي لعضلة القلب، وتُستخدم لتشخيص مجموعة واسعة من المشكلات القلبية، النموذج الاصطناعي الجديد يولد إشارات تحاكي هذه الإشارات البيولوجية بدقة، ويمكن تعديل خصائصه بحسب رغبة المشغّل، ما يجعله أداة مثالية لمعايرة الأجهزة وتدريب الأطباء وخوارزميات الذكاء الاصطناعي.
- تجاوز القيود التقنية في النماذج السابقة
النماذج التقليدية المستخدمة لمحاكاة إشارات القلب غالبا ما تعاني من قصور جوهري يتمثل في عدم قدرتها على إعادة إنتاج التباين الطبيعي في إيقاع القلب. وكان الحل السابق يتمثل في إدخال تغييرات عشوائية على الإشارات باستخدام مولدات أرقام عشوائية، لكن ذلك قلل من واقعية الإشارات الاصطناعية وحدّ من فعاليتها في استخدامات حيوية مثل تنقية الإشارات من الضوضاء أو تدريب الخوارزميات الذكية.
- تكنولوجيا جديدة تستنسخ ديناميكية القلب البشري
لحل هذه المشكلة، دمج الباحثون مولدا عشوائيا ديناميكيا داخل النموذج، يقوم بإدخال تغييرات طفيفة متكررة في الإشارة بشكل يشبه طريقة عمل قلب الإنسان الفعلي. ويعمل النموذج بالتوازي مع خوارزمية متقدمة لإزالة التشويش، ما يسمح له بالتكيف مع مدخلات الإشارة ومواكبة التغيرات الطبيعية لإيقاع القلب.
- نتائج دقيقة واختبارات موثوقة
قام فريق البحث بمقارنة نتائج النموذج الجديد مع 90 نموذجًا من إشارات تخطيط القلب الحقيقية، وأظهرت النتائج أن النموذج قادر على إعادة إنتاج الخصائص والميزات الأساسية لإشارات مرضى القلب بدقة لافتة، ما يعزز من موثوقيته وجدواه في التطبيقات الطبية والتعليمية.
- نحو مستقبل طبي أكثر دقة وذكاءً
يمثل هذا الابتكار خطوة واعدة نحو تطوير أدوات ذكية قادرة على إعادة إنتاج إشارات قلب واقعية بأعلى دقة، مما يسهم في تحسين دقة التشخيصات الطبية، ورفع كفاءة تدريب الكوادر البشرية، وتسريع تطوير خوارزميات التعلم الآلي في المجال الطبي.

المصدر:   وكالة الأنباء الروسية تاس