Repeat variation and definition dependence of ECG/VCG markers: an exploratory audit of one implementation (LoopLens 10.1)

ينبض قلب الإنسان بإيقاع فريد كفرادة بصمة الإصبع، ومع ذلك فهو يتحدث لغة مكتوبة بالكهرباء. عندما يضع الأطباء وسادات لاصقة على صدر المريض، فإنهم يلتقطون هذه القصة الكهربائية على شريط من الورق أو شاشة رقمية، مما يخلق تتبعاً يُعرف باسم تخطيط كهرباء القلب. ولأكثر من قرن، كانت هذه الأداة هي المعيار لفحص صحة القلب، مما يسمح للأطباء برصد الاختلالات من خلال النظر في شكل وتوقيت الموجات. ومع ذلك، فإن القصة التي يرويها القلب ليست دائماً هي القصة ذاتها التي يكتبها الجهاز. فالأرقام التي تخرجها الحاسوب تعتمد بشكل كبير على كيفية بناء البرمجيات، وما هي الصيغ الرياضية التي تستخدمها لترجمة الإشارات الخام، وأين يقرر الإنسان أو الآلة بالضبط أين تبدأ الموجة وأين تنتهي. إذا نظرت برمجيتان مختلفتان إلى نفس نبضة القلب، فقد تقيسان مدة النبضة بشكل مختلف، أو تحسبان زاوية القوة الكهربائية في اتجاه مختلف. وهذا يخلق مشكلة: إذا تغيرت الأرقام بناءً على الأداة المستخدمة بدلاً من صحة المريض الفعلية، يصبح من الصعب معرفة ما إذا كان التغيير في القراءة يعني أن المريض يتحسن، أم يسوء، أم أن الحاسوب قد غير رأيه ببساطة.

وضع باحث في جامعة يوهانس كبلر في لينز بحثاً لتقصي مدى اعتماد هذه القياسات على البرمجيات والقواعد المحددة المستخدمة في إنشائها. ركزت الدراسة على برنامج معين يسمى "LoopLens"، الإصدار 10.1، المصمم للعثور تلقائياً على نقاط البداية والنهاية لموجات القلب وحساب قياسات مختلفة منها. لم يسأل الباحث عما إذا كان البرنامج يمكنه تشخيص مرض أو التنبؤ بنوبة قلبية، بل كان السؤال أبسط وأكثر جوهرية: إذا أخذت تسجيل قلب نفسه ومررته عبر البرنامج مرتين، أو إذا غيرت الخريطة الرياضية التي يستخدمها البرنامج لترجمة الإشارة، فإلى أي مدى ستتغير الأرقام؟ ولإيجاد الإجابة، جمع الباحث مجموعة ضخمة من تسجيلات القلب من قاعدة بيانات عامة تحتوي على عشرات الآلاف من المرضى. ونظر في أزواج من التسجيلات المأخوذة من نفس الشخص في غضون ساعات قليلة من بعضها البعض ليرى مدى التقلب الطبيعي في الأرقام. كما اختبر ما يحدث عند استبدال الصيغ الرياضية المستخدمة لإعادة بناء الشكل الكهربائي ثلاثي الأبعاد للقلب من تسجيل الـ 12 مسرى القياسي. وأخيراً، قارن بين العلامات التلقائية التي يضعها البرنامج لمكان بدء الموجة وبين العلامات التي يضعها الخبراء البشريون.

كشفت النتائج أن الأرقام التي ينتجها البرنامج أقل استقراراً مما نأمل. فعند النظر في آلاف الأزواج من التسجيلات المأخوذة من نفس الشخص بفارق ساعات قليلة، كانت القياسات تتفاوت بشكل ملحوظ. وبالنسبة لمدّة النبضة الكهربائية الرئيسية، المعروفة باسم مركب QRS، كان الفرق بين قياسين لنفس القلب يمكن أن يصل إلى 27 ميلي ثانية. أما بالنسبة للوقت الذي يستغرقه القلب لإعادة الشحن، والمعروف باسم فاصل QT، فقد كان التباين أكبر، حيث وصل إلى ما يقرب من 62 ميلي ثانية. وفي عالم قياسات القلب، حيث يبحث الأطباء غالباً عن تغييرات في بضع ميلي ثوانٍ فقط لاتخاذ قرارات حاسمة، تُعد هذه التقلبات جوهرية. وجدت الدراسة أنه بالنسبة للعديد من القياسات، لم يستطع البرنامج التمييز بشكل موثوق بين التغيير الحقيقي في القلب وبين الضجيج الطبيعي لعملية القياس. أظهرت نسبة صغيرة فقط من القياسات مستوى عالياً من الاتساق، بينما أظهرت الأغلبية توافقاً متوسطاً إلى منخفض. وهذا يعني أنه إذا رأى الطبيب تغيراً طفيفاً في الرقم بين زيارتين، فقد يكون ذلك علامة على مشكلة صحية حقيقية، أو قد يكون مجرد نتيجة لقيام البرنامج بقياس نفس القلب بشكل مختلف قليلاً في كل مرة.

كما أظهر التحقيق أن اختيار الخريطة الرياضية المستخدمة لإعادة بناء شكل القلب ثلاثي الأبعاد له تأثير عميق على النتائج. يمكن للبرنامج استخدام مجموعات مختلفة من القواعد لترجمة تسجيل الـ 12 مسرى المسطح إلى عرض ثلاثي الأبعاد. وعندما استبدل الباحث مجموعة من القواعد بأخرى، تغير أكثر من 60 بالمئة من القياسات بما يكفي لاعتبارها معتمدة على القواعد المستخدمة. في الواقع، لم يظل أي قياس مستقراً تماماً عند تغيير القواعد. يشير هذا إلى أن الرقم الذي يراه الطبيب ليس مجرد خاصية للقلب، بل هو خاصية للقلب مدمجة مع الخيارات الرياضية المحددة التي يتخذها البرنامج. حتى التعديلات الصغيرة في مكان قرار البرنامج ببدء الموجة أو نهايتها يمكن أن تغير النتائج. وعندما اختبر الباحث قدرة البرنامج على إيجاد بداية موجة P، والتي تمثل الإشارة الكهربائية التي تحفز القلب على الانقباض، كان الخطأ 14 ميلي ثانية مقارنة بالخبراء البشريين باستخدام مجموعة واحدة من القواعد. وعندما تم تغيير نقطة المرجع إلى معيار مختلف، انخفض الخطأ إلى ميلي ثانية واحدة فقط. وهذا يوضح أن تعريف الحدود لا يقل أهمية عن القياس نفسه.

نظرت الدراسة أيضاً في مدى صمود هذه القياسات في مجموعات بيانات أخرى وقارنت البرنامج بأدوات أخرى. في التسجيلات المأخوذة بفارق يصل إلى يوم واحد، كان التباين مشابهاً أو أفضل قليلاً مما لوحظ في مجموعة البيانات الأولى، لكن الباحث لم يستطع الجزم بما إذا كان البرنامج أفضل أو أسوأ من الأدوات الأخرى لأن الظروف لم تكن متطابقة. وعند اختبار البرنامج على تسجيلات من تجربة سريرية تناول فيها المرضى أدوية معروفة بتأثيرها على توقيت القلب، حدد البرنامج بشكل صحيح اتجاه التغيير لجميع الأدوية الثلاثة التي كان من المتوقع أن تطيل وقت إعادة شحن القلب. ومع ذلك، لم يتطابق حجم التغيير الذي قاسه البرنامج دائماً مع حجم التغيير الذي قاسه الموثقون الأصليون للتجربة. في بعض الحالات، اختلف البرنامج والموثقون البشريون على مقدار التأثير، وفي إحدى الحالات، رصد البرنامج تغيراً في عرض النبضة لم يره الموثقون البشريون. يشير هذا إلى أنه بينما يمكن للبرنامج رصد وقوع شيء ما، فإن الأرقام الدقيقة التي ينتجها تعتمد على كيفية بنائه وكيفية توجيهه للنظر في البيانات.

في النهاية، خلص البحث إلى أن الأرقام التي تولدها أدوات تحليل القلب الآلية ليست حقائق مطلقة، بل هي تفسيرات تعتمد بشدة على القواعد الداخلية للبرمجيات. إن التباين المشاهد بين القياسات المأخوذة بفارق ساعات، والحساسية للخريطة الرياضية المستخدمة، والاعتماد على كيفية تحديد الحدود، كلها أمور تعني أن الرقم الواحد لا يمكن أخذه بمعزل عن غيره. لا تدعي الدراسة أن هذه الأدوات عديمة الفائدة، لكنها تظهر أن موثوقيتها محدودة. ولكي يثق الطبيب في قياس ما، يجب أن يفهم أن القيمة مرتبطة بإصدار البرنامج المحدد والقواعد المحددة المستخدمة لتوليدها. وتشير النتائج إلى أنه قبل استخدام هذه القياسات لاتخاذ قرارات بشأن صحة المريض، يجب فهم مصادر التباين وفصلها عن الحالة الفعلية للقلب. ويعد هذا العمل بمثابة تذكير بأنه في العصر الرقمي، فإن الأدوات التي نستخدمها لقياس جسم الإنسان هي جزء من القصة بقدر ما هو الجسم نفسه.