طفرة علمية.. استخدام الذكاء الإصطناعي في إنقاذ مرضى تعفن الدم

تعفن الدم أو بالإنجليزية Septicemia، والذي يُعرف أيضًا بـ تسمم الدم أو تجرثم الدم ويطلق عليه الإنتان أيضًا، كل هذه المصطلحات تشير إلى حالة تحدث عندما تصل البكتيريا أو الفيروسات أو الفطريات إلى مجرى الدم وتسبب العدوى. عادةً ما يحدث تعفن الدم للأشخاص الذين يعانون من ضعف في جهاز المناعة؛ لذا فهو شائع الحدوث لدى كبار السن، ويمكن أن يكون خطيرًا جدًا ومهددًا للحياة.

البكتيريا المسببة لتسمم الدم لا تبدأ العدوى في مجرى الدم، ولكن تبدأ المشكلة كعدوى بكتيرية في مكان آخر من الجسم، على سبيل المثال: عدوى في المسالك البولية، أو الرئة، أو في مكان ما في الجهاز الهضمي، أو حتى خراج في الأسنان، وإذا لم تُعالج فإن العدوى قد تتفاقم وتنتشر إلى مجرى الدم، وتسبب حالة تسمم الدم.

بحسب مجلة “ويبميد” الطبية، تحدث أعراض تعفن الدم برعشة في اليد بجانب الأعراض الأتية:

• التنفس السريع بشكل غير طبيعي.
• ضيق في التنفس.
• قشعريرة (رعشة).
• الحمى المستمرة.
• تغير الحالة الذهنية (الارتباك، فقدان الذاكرة، السلوك الغريب أو غير المعتاد).
• انخفاض في ضغط الدم.
• أعراض الجهاز الهضمي (آلام البطن والغثيان والقيء والإسهال).

الذكاء الإصطناعي ينقذ المرضى

في سابقة علمية متطورة، تستخدم كيت وهي ليست طبيبة. أو ممرضة. أو أي إنسان. ولكنها إحدى أدوات الذكاء الاصطناعي العديدة الجديدة التي بدأت بعض المستشفيات الأمريكية في استخدامها. وذلك باستخدام قواعد البيانات؛ لتحذير الممرضات والأطباء من احتمالية الإصابة بالإنتان أو تعفن الدم لدى المرضى في المستشفى.

يؤثر الإنتان أو تعفن الدم، والذي يستمد اسمه من كلمة يونانية قديمة تعني التعفن، على 1.7 مليون شخص في الولايات المتحدة كل عام. إذ يعد السبب الرئيسي لوفاة 1 من كل 3 أشخاص يموتون في المستشفيات الأمريكية والذين أصيبوا بالإنتان أثناء وجودهم في المستشفى.

وقد ارتفعت معدلات الاستشفاء المرتبطة بتعفن الدم: بنسبة 20% في الفترة من 2016 إلى 2019، و16.5% أخرى في الفترة من 2019 إلى 2021، مع 2.5 مليون حالة إقامة في المستشفى. وهي الحالة الأكثر تكلفة التي تعالجها المستشفيات الأمريكية.

هل سيساعد الذكاء الاصطناعي في إنقاذ المصابين؟

ينشأ تعفن الدم أو الإنتان من عدوى – بكتيرية أو فطرية أو فيروسية – تكتسب قوة في الجسم. ويحدث عندما ترتفع استجابة الجسم للعدوى إلى مستويات مفرطة. ويؤثر بخاصة على البالغين الذين يعانون من ضعف الجهاز المناعي، أو االمرأة الحامل، ويحدث كذلك لشاب بالغ سليم يصاب بعدوى من شيء ما، مثل حبر الوشم الملوث أو لسيدة تستخدم السدادة القطنية.

في حال لم يتم اكتشافه وعلاجه، يمكن أن يتفاقم تعفن الدم بسرعة كبيرة من خلال سلسلة من التفاعلات المتسلسلة، التي تؤدي إلى تلف الأنسجة وفشل الأعضاء والموت. وغالبًا ما يصعب اكتشافه عندما يتجذر في الجسم لأول مرة.

يقول ألبرت وو، ماجستير في الصحة العامة، طبيب باطني وخبير في رعاية المرضى في جامعة جونز هوبكنز: “قد تكون العلامات الأولية للمرض غير قابلة للاكتشاف ومن السهل تفويتها؛ فهي واحدة من أصعب التشخيصات رغم كونها شائعة جدًا ومميتة جدًا.”

يعد الإنتان مميتًا بسبب سرعته ومدى صعوبة تشخيصه مبكرًا. حتى يومنا هذا لا يوجد اختبار واحد للكشف عنه. تظهر الأبحاث أن تأخر تشخيص الإنتان في المستشفيات قد يصل إلى 20.8% للأشخاص الذين يعانون من مشاكل صحية خطيرة أخرى، بما في ذلك الأزمة القلبية أو السكتة الدماغية والعدوى والسرطان.

كيف يعمل الذكاء الإصطناعي للتنبيه بالمرض؟

بعد تنبيه كيت، يبدأ الطاقم الطبي في علاج تعفن الدم، وإجراء المزيد من الاختبارات والأشعة السينية، والتي قد تكشف عن مستويات عالية للغاية من حمض اللاكتيك وبداية الغرغرينا الغازية، وهي عدوى فورية تهدد الحياة في الأنسجة الرخوة في مكان معين من الجسم، من ثم إدخال المريض إلى وحدة العناية المركزة.

قد يكون الذكاء الاصطناعي والتعلم الآلي غير مألوفين للعديد من المرضى ولا يحلان محل الأطباء والممرضات. ومع ذلك، كما يوضح ستيفن ليو، المدير الطبي ورئيس قسم طب الطوارئ في Adventist Health White Memorial، الذي ساعد في تطوير أداة الذكاء الإصطناعي “كيت” بقوله: “يمكن للذكاء الاصطناعي أن يفعل بعض الأشياء الرائعة. في بعض الحالات، رأينا نمطًا يعتمد عليه، يستغل التاريخ الطبي والعلامات الحيوية للحالة، وقام بتنبيه الفريق الطبي إلى وجود شيء كامن لم نكن نراه تمامًا، وقد مكننا ذلك من اكتشاف ما كان يحدث بشكل أسرع بكثير مما كنا نتوقعه والنتيجة إنقاذ العديد من الموت.

أنظمة الإنذار المبكر من الذكاء الإصطناعي

أداة كيت، التي يتم تسويقها من قبل شركة تدعى Mednition، ليست النظام الوحيد للكشف عن تعفن الدم أو الإنتان المعتمد على الذكاء الاصطناعي. وهناك العديد من الأنظمة الأخرى قيد التطوير، أو يتم اختبارها ميدانيًا، أو تعمل بالفعل في المستشفيات على مستوى الولايات المتحدة.

أحدهما هو نظام الإنذار المبكر المستهدف في الوقت الفعلي (TREWS)، والذي تم تطويره في جامعة جونز هوبكنز بواسطة فريق يضم وو وسوتشي ساريا، الحاصلين على درجة الدكتوراه، وعالمان البيانات وخبيران في تعلم الذكاء الاصطناعي. وفقًا لبحث تم إجراؤه في خمسة مستشفيات أمريكية ونشر في مجلة Nature Medicine، اكتشف هذا النظام 82% من حالات تعفن الدم أو الإنتان، واختصر 1.85 ساعة من الوقت لبدء العلاج بالمضادات الحيوية، في الحالات التي أكد فيها الأطباء الإصابة بالإنتان خلال 3 ساعات من تنبيه TREWS، وخفض معدلات الوفيات بنسبة تقارب 19%.

يقول ساريا: “لا يقوم نظام TREWS بتشخيص تعفن الدم أو الإنتان بحد ذاته، ولكنه أقرب إلى شريك أو استشاري. وقد قمنا حتى الآن بنشره في أنظمة الرعاية الصحية في كليفلاند كلينك وبعض المستشفيات المجتمعية الصغيرة.”

كما يعتبر COMPOSER وهو نظام إنذار مبكر آخر يعتمد على الذكاء الاصطناعي. والذي بدأ غابرييل وردي، دكتوراه في الطب، وهو طبيب الطوارئ في جامعة كاليفورنيا في سان دييغو هيلث، في تطويره في عام 2018 مع زملائه. نظام مدمج في نظام سير العمل الحالي بالمستشفى؛ لذلك عندما يقوم شخص ما بالدخول إلى قسم الطوارئ، يقوم COMPOSER بمراقبة أكثر من 150 متغيرًا للمريض بشكل مستمر – مثل العلامات الحيوية، ونتائج المختبر، والأدوية، والتركيبة السكانية، والتاريخ الطبي – ثم يدل فريق الأطباء على الرعاية إذا كان الإنتان محتملا.

منذ دخول COMPOSER إلى غرفة الطوارئ في 7 ديسمبر 2022، انخفضت معدلات الوفيات بسبب تعفن الدم أو الإنتان في المستشفى بنسبة 17%، وفقًا لوردي.

كذلك يجمع أداة الذكاء الإصطناعي IntelliSep بين التعلم الآلي العميق في الدم للكشف عن تعفن الدم. إنه قيد الاستخدام في مستشفى سيدة البحيرة في باتون روج، الذي يضم قسم الطوارئ الأكثر ازدحامًا في لويزيانا بالولايات المتحدة. يستغرق اختبار الدم، الذي يركز على شكل وبنية خلايا الدم البيضاء لتقدير خطر الإصابة بالإنتان، حوالي 8 دقائق وقد تمت الموافقة عليه من قبل إدارة الغذاء والدواء للتسويق.

يقول مارك لابيروس، المدير الطبي لخدمات الطوارئ في مستشفى سيدة البحيرة: “لقد غير IntelliSep قواعد اللعبة بالنسبة لنا، إنه ينقذ الأرواح والمال والوقت. منذ أن بدأنا في استخدامه، انخفضت مدة الإقامة في المستشفى بشكل كبير وأصبح معدل الوفيات بسبب الصدمة الإنتانية في خانة الآحاد، وهو أمر لم يُسمع به من قبل في منشأة بحجمنا “، والتي تستقبل حوالي 80 ألف زيارة سنويًا”.

بشكل عام، تساعد أنظمة الذكاء الاصطناعي هذه في تطوير رعاية مرضى تعفن الدم أو الإنتان من رد الفعل إلى الاستباقية للتشخيص والعلاج. لم تتواجد معظم هذه النماذج في المستشفيات لفترة طويلة، لذلك لا يوجد الكثير من الدراسات عليها.

ومن المرجح أن تصبح أكثر شيوعًا، وفي النهاية تصبح منتشرة على نطاق واسع في المستشفيات. ولكن لا يوجد نظام واحد يناسب الجميع. إذ يقول وردي: “إن النموذج الذي يعمل بشكل أفضل هو النموذج الذي يتناسب بشكل أفضل مع سير العمل الحالي في المستشفى”.