التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء المدعوم بالتعلم العميق يكشف استجابات تنظيم الحرارة المتسقة والفردية أثناء الجري

مراقبة سخونة الجسم

عندما نذهب للجري، يقوم الجسم بهدوء بتنسيق عدة مهام في وقت واحد: تحريك العضلات، توصيل الأكسجين، والتخلص من الحرارة الزائدة. تستكشف هذه الدراسة طريقة جديدة لمراقبة هذا التوازن في الوقت الفعلي—باستخدام كاميرات حرارية والذكاء الاصطناعي لتتبع كيفية تغير درجة حرارة جلد العدائين أثناء التمرين. تشير النتائج إلى أن صور الحرارة البسيطة الخالية من التلامس للساقين يمكن أن تكشف عن أنماط مشتركة لدى معظم العدائين وفروق شخصية دقيقة مرتبطة بقدرات الأداء.

التقاط صور للحرارة أثناء الجري

دعا الباحثون أحد عشر شابًا سليمًا مدرَّبين على التحمل إلى مختبر مُسيطر عليه. أكمل كل مشارك ثلاث جولات ركض على جهاز المشاية على يومين مختلفين. كان العمل الإجمالي في كل جولة متشابهًا، لكن أنماط الشدة اختلفت: إحداها ثابتة، والأخرى تحولت من ثابتة إلى فترات مكثفة، والثالثة نفذت العكس. أثناء الجري، رصد الفريق معدل القلب والتنفس ودرجة حرارة الجوهر الداخلي (باستخدام مجسات داخلية وخارجية)، والإحساس بالجهد، وفقدان العرق، و—بشكل حاسم—أنماط الحرارة على السمانة باستخدام كاميرا بالأشعة تحت الحمراء عالية الدقة وُضعت خلف جهاز المشاية.

السماح للذكاء الاصطناعي بقراءة خرائط الحرارة

بدلاً من تحديد المناطق يدويًا على الصور الحرارية، استخدم الفريق التعلم العميق—شكل من أشكال الذكاء الاصطناعي—لتمييز السمانة تلقائيًا وفصل أنواع المناطق الوعائية المختلفة. من كل إطار، حسب النظام عدة مقاييس لدرجة حرارة الجلد: متوسط درجة حرارة السمانة، درجة حرارة المناطق الخالية من الأوعية المرئية، ودرجات الحرارة فوق الشرايين الصغيرة والأوردة السطحية. كما قاس «الإنتروبيا»، إحصائية تصف مدى تباين أنماط الحرارة عبر سطح الجلد. ثم تمت مزامنة هذه المقاييس مع بيانات القلب والتنفس ودرجة حرارة الجوهر، منتجة سلسلة زمنية مفصلة عبر الإحماء والمراحل الرئيسية للجري والتعافي.

أنماط حرارة مشتركة وبصمات شخصية

عبر الثلاث جولات، ارتفعت وانخفضت مقاييس درجة حرارة الجلد المختلفة متزامنة مع تغيُّرات شدة الجري، رغم اختلاف القيم المطلقة بينها. أظهرت المناطق فوق الأوعية الشريانية الصغيرة روابط قوية بشكل خاص مع معدل القلب واستهلاك الأكسجين، لا سيما أثناء الفترات عالية الشدة وفترة التعافي، مما يوحي بأنها مؤشرات حساسة لمدى جهد الجسم وسرعة تخلصه من الحرارة بعد التوقف عن المجهود. وتتبع إنتروبيا هذه المناطق الوعائية درجة حرارة الجوهر أثناء الإحماء، ما يعكس كيف تنتشر الحرارة عبر الجلد مع ارتفاع حرارة الجسم. في الوقت نفسه، لوحظت فروق فردية ملحوظة. لدى بعض العدائين—وخاصة من لديهم قدرة جري دون الحد الأقصى أعلى—تحركت درجة حرارة جلد المناطق غير الوعائية في الاتجاه المعاكس لدرجة حرارة الجوهر، مكونة فجوات أكبر بين حرارة الجسم العميقة والجلد الأكثر برودة. ومن المرجح أن تعكس هذه الفجوات تعديلات في تدفق الدم أكثر فعالية تساعد على تصريف الحرارة مع الحفاظ على استقرار درجة حرارة الجوهر.

قراءات موثوقة عبر أيام مختلفة

كان سؤال رئيسي ما إذا كانت هذه المقاييس الحرارية مستقرة بما يكفي لتكون مفيدة خارج اختبار واحد. وجدت الدراسة أن تغيُّرات درجة حرارة الجلد غير الوعائي، لا سيما أثناء الإحماء والفترات وفترة التعافي، كانت قابلة للتكرار بدرجة عالية داخل نفس الشخص عبر الثلاث جولات، حتى عندما اختلف ترتيب ونمط الأحمال. كما كانت الأنماط على مستوى المجموعة ثابتة أيضًا. وظهرت موثوقية أقل عند مقارنة مقاطع جري مستمرة معيَّنة تسبقها أنواع مختلفة من الجهد، مما يبرز أن تاريخ التمرين الفوري يمكن أن يعيد تشكيل تدفق الدم الجلدي ودرجة الحرارة لفترة وجيزة. عموماً، قدَّمت التحليلات الآلية إشارات قوية وقابلة للتكرار ضمن ظروف غرفة محكمة التحكم.

ما معنى ذلك للرياضيين ومراقبة الصحة

تُظهر النتائج أن التحليل الذكي لصور الحرارة يمكن أن يلتقط كلًا من الطرق المشتركة التي ينظم بها البشر الحرارة أثناء الجري والالتواءات الشخصية المرتبطة بكيفية قدرة الشخص على الحفاظ على سرعات دون الحد الأقصى. يحول التعلم العميق تيار الصور الحرارية إلى أرقام متسقة تتماشى مع بيانات القلب والتنفس ودرجة حرارة الجوهر. في المستقبل، قد يساعد هذا النوع من المراقبة غير التلامسية المدربين والأطباء على تتبع الحمل الداخلي، واكتشاف علامات مبكرة للاحتراق الحراري، أو تفصيل التدريب بناءً على مدى كفاءة جسم العدَّاء في نقل الحرارة—لا فقط على أساس مدى ارتفاع لياقته القصوى في السجلات.

الاستشهاد: Weber, V., López, D.A., Ochmann, D.T. et al. Deep learning-based infrared thermography reveals reproducible uniform and individual thermoregulatory responses during running. Sci Rep 16, 10525 (2026). https://doi.org/10.1038/s41598-026-44102-6

الكلمات المفتاحية: التصوير الحراري بالأشعة تحت الحمراء, فسيولوجيا التمارين, التعلم العميق, تنظيم الحرارة, أداء الجري