تشخیص بیماری‌های قلبی مادرزادی به کمک هوش مصنوعی

این در حالی است که در بسیاری از شهرها دسترسی به پزشک متخصص به آسانی امکان‌پذیر نیست و چه‌بسا کودکانی که به بیماری‌های قلبی مادرزادی مبتلا هستند و این بیماری تا سنین بزرگسالی که عارضه‌های بیماری بتدریج خود را نشان دهد، ناشناخته باقی می‌ماند. با توجه به اهمیت این موضوع گروهی از پژوهشگران دانشگاه صنعتی امیرکبیر با همکاری دانشگاه علوم پزشکی تهران و دانشگاه پلی‌تکنیک بلژیک، سامانه هوشمندی را برای تشخیص بیماری‌های قلبی کودکان در کشور طراحی کرده‌اند.

با دکتر امیراحمد سپهری، عضو هیات علمی دانشگاه امیرکبیر و طراح این سامانه گفت‌وگو کرده‌ایم تا با عملکرد این سامانه بیشتر آشنا شویم.

چرا به سراغ طراحی یک سامانه هوشمند برای تشخیص بیماری‌های قلبی رفتید؟

سال 1364 وقتی در بلژیک زندگی می‌کردم، پسرم را که فقط چند سال داشت به علت مشکلاتی که با آن مواجه شده بود، نزد پزشک بردیم. پس از انجام معاینات، پزشک متوجه شد فرزندم به بیماری قلبی مادرزادی مبتلاست. پس از این ماجرا متوجه شدم معمولا یک درصد از بچه‌ها از بدو تولد به بیمار‌های قلبی مادرزادی مبتلا هستند.

علاوه بر این در حدود 75 درصد از کودکان از هنگام تولد یک صدای اضافی در قلب شنیده می‌شود که اصطلاحا به این اختلال، سوفل اضافی یا صدای بی‌گناه گفته می‌شود.

این عارضه هیچ مشکلی برای کودک ایجاد نمی‌کند و معمولا در فاصله بین سنین هفت تا هشت سالگی و حداکثر تا سن دوزاده سالگی به طور خود به خود درمان شده و این صدای اضافی برطرف می‌شود، اما حتی وجود صدای اضافی در قلب که خطری برای کودک ندارد هم می‌تواند برای پدر و مادر بسیار نگران‌کننده باشد، اما در یک درصد از کودکانی که به بیماری قلبی مادرزادی مبتلا هستند، تشخیص ندادن بیماری می‌تواند پیامدهایی را برای کودک به همراه داشته باشد. اگر تعداد دانش‌آموزان کشور 15 میلیون نفر برآورد شده باشد، 15 هزار نفر از آنها به بیماری‌های قلبی مادرزادی مبتلا هستند.

در سن پنج تا ده سالگی بیماری بتدریج حاد شده و والدین با مشاهده نشانه‌های اولیه بیماری، کودک را نزد پزشک می‌برند. براساس شرایط بیمار و بنا بر تشخیص پزشک کودک تحت درمان قرار می‌گیرد که می‌تواند طیف وسیعی از راهکارهای درمانی - از تجویز دارو تا انجام عمل جراحی - را در بر گیرد. گاهی نیز نخستین نشانه‌های بیماری در سنین بزرگسالی خود را نشان می‌دهد که می‌تواند به‌عنوان مثال به سکته قلبی یک جوان فوتبالیست بیست‌و پنج ساله منجر شود. گاهی نیز در بعضی افراد در شرایطی که فرد با مشکل خاصی مواجه نشود و فعالیت‌های ورزشی سنگینی انجام ندهد، نشانه‌های بیماری خود را نشان نمی‌دهد و بیماری خود به خود درمان می‌شود.

وقتی کودک را نزد پزشک متخصص اطفال می‌برند، پزشک به کمک گوشی پزشکی یا استتوسکوپ کودک را معاینه می‌کند، اما فقط در 40 درصد موارد بیماری کودک تشخیص داده می‌شود.

در 60 درصد موارد نیز پزشک نمی‌تواند بیماری کودک را تشخیص دهد. در همان زمان به این فکر افتادم که اگر صدای قلب تنها معیاری است که می‌توان از آن برای شناسایی بیماری قلبی در کودکان استفاده کرد پس می‌توان برای انجام این کار از رایانه یا به عبارتی همان هوش مصنوعی کمک گرفت. رایانه می‌تواند همزمان با پزشک صدای قلب کودک را بشنود و با دقت بالایی بیماری قلبی کودک را تشخیص دهد.

در آن زمان در کشور بلژیک از هیچ سیستم مشابهی استفاده نمی‌شد؟

خیر، در آن زمان نه‌تنها در بلژیک بلکه در هیچ جایی از دنیا چنین سیستم یا امکانی وجود نداشت. من از سال 70 یعنی پس از بازگشت به ایران به همکاری با دانشگاه بلژیک ادامه دادم. در دانشگاه امیرکبیر چند پایان نامه در این زمینه در مقطع کارشناسی ارشد تعریف کردم. چند پایان‌نامه نیز با همین موضوع برای دانشجویان دانشگاه بلژیک تعریف کردم. برای خودم هم در همین زمینه یک رساله فوق دکتری در نظر گرفتم.

پس از 16 سال تحقیق و مطالعه درباره سیستمی با توانایی تشخیص بیماری‌های قلبی موفق شدیم با همکاری دانشگاه بلژیک، روشی را پیدا کنیم که در این روش رایانه می‌تواند تشخیص دهد کودک بیماری قلبی دارد یا خیر. این سیستم در سطح بین‌المللی هم ثبت شده است. در کشورهای آمریکا، اروپا، روسیه و ایران سامانه تشخیص بیماری‌های قلبی مادرزادی مورد تائید قرار گرفته است.

در این روش رایانه از یک معیار اختصاصی برای تشخیص بیماری‌های قلبی در کودکان استفاده می‌کند. پیش از این هیچ معیاری برای این کار وجود نداشت. اکنون شش سال است برای صنعتی شدن این طرح کارهای لازم را پیگیری کرده‌ایم و این طرح در مرحله تولید است. از این به بعد می‌توان به کمک این سامانه کودکان را در سنین مهدکودک و پیش‌دبستان تحت معاینات پزشکی قلبی قرار داد. این امکان در گذشته در هیچ کشوری وجود نداشته است. امیدواریم از این پس معاینات قلبی نیز مانند معاینه چشم یا گوش به یکی از معاینات پزشکی معمول در دوره پیش از دبستان تبدیل شود.

هیچ مرکز درمانی به این سامانه مجهز نشده است؟

خیر، هنوز در مراحل پایانی اتمام کار هستیم. این سیستم بیشتر مبتنی بر نرم‌افزاری است که به طور اختصاصی برای این کار طراحی شده است و برای این‌که از این نرم‌افزار کپی‌برداری نشود با مشکلات و محدودیت‌هایی در این زمینه مواجه هستیم. متاسفانه در کشور ما حق مالکیت معنوی رعایت نمی‌شود. بنابراین باید برای این سامانه یک قفل نرم‌افزاری مطمئن در نظر گرفته شود. امیدواریم بتوانیم در مدت زمان پنج تا شش ماه آینده این مشکل را برطرف کنیم.

با توجه به صحبت‌های شما باید برای این سیستم یک پایگاه اطلاعاتی اولیه وجود داشته باشد. این بانک اطلاعاتی چگونه تهیه شده است؟

برای این‌که ما بتوانیم با خطای بسیار کمی بیماری‌های قلبی کودکان را شناسایی کنیم بیش از هزار کودک را تحت معاینه قرار داده و از این طریق توانسته‌ایم اختلافی را در صدای قلب شناسایی کنیم. پیش از این هیچ کس نتوانسته بود از اختلافی که در صدای قلب کودکان مبتلا به انواع مختلف بیماری‌های قلبی وجود دارد به‌عنوان راهکاری برای تشخیص بیماری‌ها استفاده کند. هر بیماری، اختلاف صدای خاصی را در قلب کودک ایجاد می‌کند که با گوشی‌های معمولی قابل شناسایی نیست. در حقیقت ما 16 سال در این زمینه کار کرده‌ایم.

آیا می‌توان از این سامانه برای تشخیص بیماری‌های قلبی در بدو تولد استفاده کرد؟

از نظر تئوری این کار شدنی است، اما برای تجاری‌سازی این محصول، سیستم را برای سنین مهدکودک و پیش‌دبستانی در نظر گرفته‌ایم. اگر به جای گوشی‌هایی که ما در این سیستم از آن استفاده کرده‌ایم از گوشی‌های مخصوص نوزادان استفاده شود، می‌توان از این سیستم برای تشخیص بیماری‌های قلبی مادرزادی در بدو تولد هم استفاده کرد.

اساس عملکرد این سامانه هوشمند چیست؟

در این سامانه صدای قلب کودک ضبط شده و پردازش می‌شود. اساس عملکرد این سامانه شبیه مغز پزشک است؛ یعنی پزشک همان کاری را انجام می‌دهد که پزشک انجام می‌دهد. پزشک صدای قلب کودک را از طریق گوشی می‌شنود و براساس آنالیز صدایی که شنیده است سلامت یا بیماری کودک را ارزیابی می‌کند. پزشک متخصص اطفال در 40 درصد موارد پس از شنیدن صدای قلب کودک، بیماری او را تشخیص می‌دهد. پزشکان متخصص قلب کودک نیز فقط در 80 درصد موارد قادر به تشخیص بیماری‌های قلبی کودکان هستند و این در حالی است که فقط در موارد خاصی این امکان وجود دارد که والدین، فرزندان خود را نزد پزشک متخصص قلب کودک ببرند. این سسیتم هوشمند که دسترسی به آن می‌تواند برای همه کودکان امکان‌پذیر باشد در بیش از 93 درصد موارد قادر به تشخیص بیماری است. گوشی‌های پزشکی یا از نوع کلاسیک هستند یا از نوع الکترونیک. شکل ظاهری این دو گوشی یکسان است. گوشی‌های الکترونیکی قابلیت اتصال به رایانه را دارد. بنابراین وقتی پزشک با استفاده از این گوشی بیمار را معاینه می‌کند، رایانه نیز همزمان صدای قلب کودک را می‌شنود. بنابراین حتی یک پزشک عمومی هم می‌تواند تا 93 درصد، بیماری‌های قلبی را به کمک هوش مصنوعی این دستگاه به درستی تشخیص داده و شناسایی کند.

فرانک فراهانی‌جم / گروه دانش