به گزارش ساینمگ،  پژوهشگران با استفاده از نور فروسرخ و یادگیری ماشینی، روشی را برای بررسی مؤثر سلامتی انسان و مشکلات آن در سطح جمعی ابداع کرده‌اند.

تصور کنید که یک قطره خون در عرض چند دقیقه بتواند اطلاعات جامعی را درباره سلامتی ارائه دهد. به لطف پیشرفت‌های علمی جدید، این چشم‌انداز ممکن است به واقعیت تبدیل شود.

یک گروه پژوهشی به سرپرستی «میهائلا ژیگمن» (Mihaela Žigman) پژوهشگر «دانشگاه لودویگ ماکسیمیلیان مونیخ» (LMU) و «مؤسسه اپتیک کوانتومی ماکس پلانک» (MPQ) با همکاری «مرکز هلمهولتز مونیخ» (GmbH)، یک سیستم جدید را برای بررسی سلامتی ابداع کرده‌اند که از نور فروسرخ و یادگیری ماشینی استفاده می‌کند تا چندین مشکل سلامتی را تنها با یک بار بررسی تشخیص دهد.

روش طیف‌سنجی فروسرخ که از نور فروسرخ برای تحلیل ترکیب مولکولی مواد استفاده می‌کند، برای دهه‌ها یک روش اساسی در شیمی بوده است. این روش مانند دادن یک اثر انگشت به مولکول‌هاست که به یک طیف‌سنج تحویل داده می‌شود. هنگامی که این روش فیزیکی-شیمیایی روی سیالات زیستی پیچیده مانند پلاسمای خون اعمال می‌شود، می‌تواند اطلاعات دقیقی را درباره سیگنال‌های مولکولی نشان دهد و آن را به یک روش امیدوارکننده برای تشخیص پزشکی تبدیل کند. به رغم استفاده بلندمدت از طیف‌سنجی فروسرخ در شیمی و صنعت، این روش در قانون تشخیص پزشکی ادغام نشده است.

پژوهشگران در این پروژه، با ایجاد روشی برای بررسی پلاسمای انسان، برای ایجاد اثر انگشت مولکولی فروسرخ روی یک جمعیت طبیعی متنوع همکاری کردند. این کار شامل بررسی خون هزاران نفر در یک پروژه تحقیقاتی جامع موسوم به «KORA» بود که در آلمان انجام می‌شود. بزرگسالان به طور تصادفی به عنوان نماینده یک جمعیت متغیر انتخاب شدند تا معاینات پزشکی و اهدای خون روی آنها صورت بگیرد.

پروژه KORA با این آزمایش از یک منظر جدید، ارزش جدیدی یافت و هدف جدیدی را دنبال کرد. بیش از ۵۰۰۰ نمونه پلاسمای خون با استفاده از طیف‌سنجی فروسرخ مورد بررسی قرار گرفتند.

پژوهشگران نمونه‌های خون پروژه KORA را با استفاده از نور فروسرخ تحلیل کردند تا اثر انگشت مولکولی را به دست بیاورند. آنها از یادگیری ماشینی برای تحلیل اثر انگشت مولکولی استفاده کردند و به بررسی ارتباط آنها با داده‌های پزشکی پرداختند. پژوهشگران دریافتند این اثر انگشت حاوی اطلاعات ارزشمندی است که بررسی سریع سلامتی را ممکن می‌کنند. یک الگوریتم رایانه‌ای چندکاره اکنون برای تفکیک مشکلات گوناگون سلامتی، از جمله سطوح غیر طبیعی چربی خون، تغییرات فشار خون، مشاهده دیابت نوع دو و همچنین تشخیص پیش‌دیابت به کار می‌رود.

به گفته پژوهشگران، این پژوهش می‌تواند زمینه را برای اثر انگشت مولکولی فروسرخ فراهم کند تا به بخشی از روند بررسی سلامتی تبدیل شود و پزشکان را قادر کند تا بیماری‌ها را به طور مؤثرتری شناسایی و مدیریت کنند. این امر به ویژه برای اختلالات متابولیک مانند ناهنجاری‌های کلسترول و دیابت مهم است که مداخلات به موقع و مؤثر می‌توانند به طور قابل توجهی نتایج زمان را بهبود ببخشند. با وجود این، کاربردهای بالقوه این فناوری حتی می‌تواند بیشتر هم گسترش پیدا کند. پژوهشگران امیدوارند با ادامه اصلاح سیستم و گسترش قابلیت‌های آن از طریق توسعه فناوری و استقرار سیستم‌ها در چارچوب پژوهش‌های بالینی، بیماری‌ها و ترکیبات آنها به کارنامه تشخیصی اضافه شوند. این کار می‌تواند امکان نظارت شخصی‌سازی‌شده را بر سلامتی فراهم آورد تا مردم به طور منظم بتوانند وضعیت سلامتی خود را بررسی کنند و مدت‌ها پیش از جدی شدن بیماری، مشکلات احتمالی را تشخیص دهند.

در نتیجه، ترکیب طیف‌سنجی فروسرخ با یادگیری ماشینی قرار است روند تشخیص سلامتی را متحول کند. با یک قطره خون و نور فروسرخ، یک سیستم قوی و جدید برای حفظ سلامتی ما وجود خواهد داشت که مشکلات را به طور مؤثرتر تشخیص می‌دهد و مراقبت‌های بهداشتی را در سطح جهانی بهبود می‌بخشد.

این پژوهش در مجله «Cell Reports Medicine» به چاپ رسید.