قياس زمن انتقال النبضة متعدد المواقع بواسطة رادار ممويف مدعوم بالذكاء الاصطناعي

لماذا يهم مراقبة نبضك

تتسلل مشكلات القلب والأوعية الدموية غالبًا بصمت على مدى سنوات عديدة. يعلم الأطباء أن «صلابة» شرايينك وضغط دمك يحملان دلائل مهمة حول خطر الإصابة بجلطة قلبية أو سكتة دماغية وأمراض أخرى مستقبلية. تستقصي هذه الدراسة طريقة لتتبع تلك الدلائل دون أكمام أو أسلاك أو حتى لمس الجلد، باستخدام رادار مدمج والذكاء الاصطناعي لمراقبة الحركات الطفيفة في الجسم الناجمة عن كل نبضة قلب.

طريقة جديدة للاستماع إلى نبض القلب

في كل مرة ينقبض فيها القلب، يرسل موجة ضغط عبر الشرايين، تشبه تموجًا يسافر على طول خرطوم. الزمن الذي تستغرقه تلك الموجة للانتقال بين نقطتين، والمسمى زمن انتقال النبضة، يعكس مدى صلابة أو مرونة الشرايين، ويرتبط بالضغط الانبساطي، أي الضغط عندما يسترخي القلب. اليوم يقاس هذا عادةً بأجهزة تلامسية أو أكمام قابلة للنفخ، والتي قد تكون غير مريحة ويصعب ارتداؤها لفترات طويلة. سعى الباحثون إلى معرفة ما إذا كان رادار ممويف صغير واحد يمكنه تتبّع هذه موجات النبض عند عدة بقع في الجزء العلوي من الجسم دون لمس الشخص على الإطلاق.

كيف يرى الرادار الحركة غير المرئية

يجلس النموذج الأولي للفريق، المسمى PolyPulse، تحت طاولة أسفل معصم الشخص الجالس. يطلق موجات راديوية عالية التردد ترتد عن الجسم وتعود إلى الجهاز. ونظرًا لأن كل نبضة قلب تُحرّك الصدر والرقبة والرأس والمعصم بمقادير دقيقة تصل إلى عشرات الميكرومترات فقط، تحمل الموجات العائدة نمطًا ضعيفًا لكن منتظمًا. باستخدام تشكيل الحزم، يوجه الرادار اهتمامه نحو أربع مناطق محددة: قمة القلب في الصدر، منطقة الخشاء خلف الأذن، الشريان السباتي في الرقبة والشريان الكعبري عند المعصم. تكشف فروق التوقيت الطفيفة بين ظهور النبضة في هذه المواقع الأربعة مدى سرعة انتقالها على ثلاث مسارات: من القلب إلى المعصم، ومن القلب إلى الرقبة، ومن الرأس إلى المعصم.

تعليم الذكاء الاصطناعي اكتشاف النبضة

ليس تحويل أصداء الرادار الخام إلى أرقام مفيدة أمرًا بسيطًا. فإشارات التنفس والحركات الطفيفة والانعكاسات من أشياء قريبة يمكن أن تطغى بسهولة على حركات النبضة الدقيقة، خصوصًا عند الشرايين الضيقة مثل المعصم. لمواجهة ذلك، بنى الباحثون شبكة عصبية عميقة تعالج كلًا من شدة وإزاحة الطور لإشارات الرادار من العديد من الحزم المجاورة حول كل موقع في الجسم. أولًا، خطوة معالجة إشارية ترتب حزم الرادار حسب مدى وضوح نمط نبضة متكرر فيها. ثم تتعلم الشبكة العصبية التعرف على معالم رئيسية في أشكال الموجات، مثل لحظة فتح الصمام الرئيسي للقلب أو الارتداد الابتدائي للنبضة عند المعصم والرقبة. من خلال محاذاة هذه المعالم نبضة تلو الأخرى عبر جميع المواقع الأربعة، يقدر النظام أزمنة انتقال النبضة، وبعد معايرة بسيطة لكل شخص، يقدّر الضغط الانبساطي.

اختبار النظام

قيّم الفريق PolyPulse في دراسة شملت 47 بالغًا بعمر وأحجام جسمية وسجلات صحية متنوعة، بما في ذلك بعض المصابين بارتفاع ضغط الدم أو الرجفان الأذيني أو حالات قلبية أخرى. جلس المشاركون منتصبين على الطاولة وهم يرتدون أجهزة تلامسية قياسية على الصدر والرقبة والرأس والمعصم، بينما سجل الرادار من الأسفل. لابتكار تذبذبات طبيعية في زمن انتقال النبضة وضغط الدم، ركض المتطوعون على دراجة ثابتة بين فترات راحة بينما استمرت القياسات. عبر مئات الجلسات، تابعت أزمنة انتقال النبضة التي سجّلها الرادار عن كثب تلك المأخوذة من الحساسات التلامسية على جميع المسارات الثلاثة، مع أخطاء نموذجية لا تتجاوز بضعة ميلي ثانية فقط. عندما حُوِّلت هذه الأوقات إلى ضغط انبساطي باستخدام نموذج انحدار بسيط مخصص لكل شخص، توافقت تقديرات الرادار مع إرشادات دولية لأجهزة قياس الضغط غير الغازية، بمتوسط أخطاء أقل من مليمتر زئبقي واحد وتباين متواضع.

الصلابة والحدود في ظروف الحياة اليومية

بخلاف الدقة الأساسية، فحص الباحثون مدى ثبات أداء النظام في ظل تباينات العالم الحقيقي. غيّروا مسافة الرادار وميله، أضافوا طبقات من الملابس على الجسم، طلبوا من مشارك التحدث أو استخدام فأرة الكمبيوتر أو التململ، جربوا غرفًا مختلفة وكرّروا القياسات بعد عام. Generally بقيت الأخطاء ضمن بضعة ميلي ثوانٍ لتوقيت النبض وحوالي 5 مليمترات زئبقي للضغط الانبساطي تقريبًا، حتى عبر الملابس وفي مساحات داخلية مختلفة، رغم أن الحركات الجسدية القوية قد تعطل القراءات. كما أدت الطريقة أداءً مشابهًا عبر مجموعات مقسمة بحسب العمر والطول ومؤشر كتلة الجسم والجنس ووجود أو غياب مرض قلبي وعائي، على الرغم من أن عدد المشاركين الذين لديهم حالات مشخَّصة كان صغيرًا.

ما الذي قد يعنيه هذا لصحة القلب

بالنسبة للشخص العادي، الرسالة الرئيسية هي أن رادارًا بحجم صندوق أحذية وبرمجيات ذكية يمكنه مراقبة كيفية انتقال موجات النبض عبر الجسم عند عدة نقاط في آن واحد، دون أكمام أو لصقات لاصقة، واستعادة معلومات تتوافق جيدًا مع المقاييس القياسية لصلابة الشرايين والضغط الانبساطي. وبينما تُعد هذه دراسة مخبرية مبكرة وليست جهازًا منزليًا بعد، فإنها توحي بمستقبل قد يتمكّن فيه الأشخاص المعرضون لخطر أمراض القلب والأوعية الدموية من تتبّع تغيّرات دقيقة في صحتهم القلبية الوعائية ببساطة عبر الجلوس بالقرب من حساس خفي في غرفة المعيشة.

الاستشهاد: Zhu, J., Yuan, K., Prabhakara, A. et al. Measuring multi-site pulse transit time with an AI-enabled mmWave radar. Nat Commun 17, 4554 (2026). https://doi.org/10.1038/s41467-026-73453-x

الكلمات المفتاحية: زمن انتقال النبضة, رادار ممويف, المراقبة دون تلامس, تقدير ضغط الدم, الصحة القلبية الوعائية