روسيا.. تطوير مولد اصطناعي لإشارات كهربة القلب يحاكي إيقاع القلب الطبيعي

طوّر العلماء من جامعة بطرسبورغ الكهروتقنية مولدا اصطناعيا لإشارات كهربة القلب بمقدوره محاكاة الإيقاع القلبي الطبيعي.

وأفادت وكالة "تاس" الروسية بأن هذه التقنية تعد حاسمة لمعايرة أجهزة التخطيط القلبي وتدريب الكوادر الطبية.

وأوضحت 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، ثم قارنّا النتائج الاصطناعية بإشارات كهربة القلب البشري الحقيقي. وأظهرت النتائج قدرة النموذج الجديد على محاكاة التوزيع الواقعي للفترات الزمنية بين التقلصات القلبية. واتضح أن النموذج قادر على إنتاج الخصائص الأساسية لكهربة القلب البشري بدون الحاجة لمولدات الأرقام العشوائية".

يُذكر أن كهربة القلب (تخطيط القلب الكهربائي) عبارة عن تمثيل رسومي للنشاط الكهربي للقلب يُستخدم لتشخيص المشكلات الصحية. وتشبه تقنية توليد كهربة القلب الاصطناعية الإشارات البيولوجية الحقيقية، ويمكنها تعديل خصائصها حسب رغبة المشغل، وتعتبر إشارات كهربة القلب الاصطناعية ضرورية لأغراض معايرة أجهزة التخطيط القلبي، وتدريب الكوادر الطبية، تدريب أنظمة الذكاء الاصطناعي.

لكن النموذج المستخدم حاليا لمحاكاة إشارات كهربة القلب يعاني من قصور جوهري، وهو عجز النموذج عن محاكاة التباين الطبيعي في إيقاع القلب. وتُضاف التغيرات الإيقاعية اصطناعيا عبر مولدات أرقام عشوائية تُعدّل مواصفات النموذج وفق برمجة مسبقة، مما يحد من فعاليتها في تطبيقات حيوية مثل تنقية إشارات التخطيط القلبي من الضوضاء وتدريب خوارزميات التعلم الآلي. لذا تُعد النماذج الديناميكية الجديدة القادرة على محاكاة كهربة القلب البشري بدقة تطويرا طال انتظاره.

وكما أفادت الخدمة الصحفية فإن علماء الجامعة أضافوا إلى النموذج مولّدا عشوائيا لحل هذه المشكلة. ويُدخِل هذا التطوير مع مرور الوقت تغييرات طفيفة في معالم الإشارة، على غرار طريقة عمل مولّد الأرقام العشوائية. مع ذلك فإن النموذج المطوّر يعمل بالتزامن مع خوارزمية لإزالة التشويش غير المرغوب فيه، ويستطيع التكيّف مع إشارة الدخل بفضل تباينه الطبيعي."

وقارن الباحثون مخطط القلب الكهربائي الاصطناعي المُنتج بواسطة النموذج الجديد مع 90 نموذجا من تسجيلات حقيقية. وأظهرت نتائج اختبار النموذج الجديد فعاليته في إعادة إنتاج الميزات الرئيسية لبيانات كهربة القلب المرضى الحقيقيين.

المصدر: تاس