বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়াররা হার্ট ফাংশন অধ্যয়ন এবং নির্ণয়ের জন্য নতুন সরঞ্জাম তৈরি করতে কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা ব্যবহার করে

হার্টের কার্যকারিতা এবং রোগ বোঝা, এবং হৃদরোগের চিকিৎসার জন্য নতুন ওষুধ পরীক্ষা করা দীর্ঘকাল ধরে জটিল এবং সময়সাপেক্ষ কাজ। রোগ অধ্যয়ন এবং নতুন ওষুধ পরীক্ষা করার একটি প্রতিশ্রুতিশীল উপায় হল পেট্রি ডিশগুলিতে কোষ এবং ইঞ্জিনিয়ারড টিস্যু মডেলগুলি ব্যবহার করা, তবে হার্টের কোষের সংকোচন এবং ক্যালসিয়াম পরিচালনার জন্য বিদ্যমান পদ্ধতিগুলির জন্য ব্যাপক ম্যানুয়াল পরিশ্রমের প্রয়োজন, ত্রুটি-প্রবণ এবং ব্যয়বহুল প্রযুক্তিগত সরঞ্জামের প্রয়োজন৷ .

স্পষ্টতই, কৃত্রিম বুদ্ধিমত্তা (এআই) এবং মেশিন লার্নিং.

BeatProfiler, কার্ডিয়াক সেল ফাংশন দ্রুত বিশ্লেষণ করার জন্য একটি নতুন টুল

কলম্বিয়া ইঞ্জিনিয়ারিংয়ের গবেষকরা একটি নতুন টুল উন্মোচন করেছেন যা এই চ্যালেঞ্জগুলিকে সামনের দিকে মোকাবেলা করে। BeatProfiler হল একটি বিস্তৃত সফ্টওয়্যার যা স্বয়ংক্রিয়ভাবে ভিডিও ডেটার উপর ভিত্তি করে কার্ডিয়াক সেল ফাংশন বিশ্লেষণ করে এবং এটিই প্রথম সিস্টেম যা উল্লেখযোগ্যভাবে বিভিন্ন কার্ডিয়াক ফাংশনাল মেট্রিক্স যেমন সংকোচনশীলতা, ক্যালসিয়াম হ্যান্ডলিং এবং ফোর্স আউটপুটকে একটি একক টুলে ত্বরান্বিত করে ত্রুটির সম্ভাবনা।

BeatProfiler গবেষকদের শুধুমাত্র বিভিন্ন রোগ এবং তাদের তীব্রতার মধ্যে পার্থক্য করতে সক্ষম করে না, কিন্তু রোগকে প্রভাবিত করে এমন ওষুধগুলিকে দ্রুত এবং উদ্দেশ্যমূলকভাবে পরীক্ষা করতেও সক্ষম করে। হার্ট ফাংশন.

অধ্যয়ন হল প্রকাশ ভিতরে IEEE ওপেন জার্নাল অফ ইঞ্জিনিয়ারিং ইন মেডিসিন অ্যান্ড বায়োলজি.

কলম্বিয়া বিশ্ববিদ্যালয়ের অধ্যাপক এবং বায়োমেডিকেল ইঞ্জিনিয়ারিং, মেডিকেল সায়েন্সেস এবং ডেন্টাল মেডিসিনের মিকাতি ফাউন্ডেশনের অধ্যাপক, প্রকল্প নেতা গোর্দানা ভুঞ্জাক-নোভাকোভিক বলেছেন, “এটি সত্যিই একটি রূপান্তরকারী হাতিয়ার।” “এটি দ্রুত, ব্যাপক, স্বয়ংক্রিয়, এবং বিস্তৃত কম্পিউটার প্ল্যাটফর্মের সাথে সামঞ্জস্যপূর্ণ, তাই গবেষক এবং চিকিত্সকরা সহজেই এটি ব্যবহার করতে পারেন।”

সফটওয়্যার ওপেন সোর্স

কলম্বিয়া ইউনিভার্সিটি আরভিং মেডিক্যাল সেন্টারের মেডিসিনের সহকারী অধ্যাপক ব্যারি ফাইন (কার্ডিওলজি) অন্তর্ভুক্ত এই দলটি একটি প্রতিবেদন জমা না দেওয়ার সিদ্ধান্ত নিয়েছে পেটেন্ট আবেদনপরিবর্তে AI সফ্টওয়্যারটিকে ওপেন সোর্স হিসাবে উপলব্ধ করা যাতে যে কোনও ল্যাব এটি সরাসরি এবং বিনামূল্যে ব্যবহার করতে পারে।

তারা বিশ্বাস করে যে এটি তাদের ফলাফলগুলি ছড়িয়ে দেওয়ার জন্য এবং একাডেমিক, ক্লিনিকাল এবং বাণিজ্যিক পরীক্ষাগারগুলিতে ব্যবহারকারীদের কাছ থেকে প্রতিক্রিয়া পাওয়ার জন্য গুরুত্বপূর্ণ হবে, যা দলটিকে সফ্টওয়্যারটিকে আরও পরিমার্জিত করতে সহায়তা করতে পারে।

হৃদরোগের দ্রুত ও সঠিক নির্ণয়ের প্রয়োজন

Vunjak-Novakovic-এর গবেষণার মতোই, প্রকল্পটি হৃদরোগ আরও দ্রুত এবং সঠিকভাবে নির্ণয়ের জন্য ক্লিনিকাল প্রয়োজন দ্বারা চালিত হয়েছিল। এটি একটি প্রকল্পের বছর ছিল, দল একে একে বিভিন্ন বৈশিষ্ট্য যোগ করে। যদিও প্রথম প্রয়োজন হল এমন একটি টুল তৈরি করা যা হৃদরোগ অধ্যয়ন করতে এবং সম্ভাব্য চিকিত্সার কার্যকারিতা মূল্যায়ন করার জন্য দলটি তৈরি করছে হার্ট মডেলের কার্যকারিতাকে আরও ভালভাবে ক্যাপচার করে, গবেষকরা দ্রুত এবং সঠিকভাবে হার্ট মডেলের কার্যকারিতা মূল্যায়ন করতে আগ্রহী। তাদের রিয়েল-টাইম হার্ট মডেল।

ল্যাব যেমন উদ্ভাবন সঙ্গে আরো এবং আরো হৃদয় টিস্যু তৈরি মিলিলিটার এবং মাল্টি-অর্গান টিস্যু মডেলটিস্যু ক্ষমতা বৃদ্ধির সাথে সাথে, গবেষকদের কার্ডিওমায়োসাইটস এবং টিস্যুগুলির কার্যকারিতা আরও দ্রুত পরিমাপ করার পদ্ধতিগুলি বিকাশ করতে হবে যাতে উত্তরাধিকারসূত্রে প্রাপ্ত কার্ডিওমায়োপ্যাথি, মহাজাগতিক বিকিরণ, অনাক্রম্য-মধ্যস্থ প্রদাহ এবং ওষুধ আবিষ্কারের অধ্যয়ন করা যায়।

গত দেড় বছরে, প্রধান লেখক ইয়ংবিন কিম এবং তার সহ-লেখকরা একটি বিকাশ করেছেন জিইউআই (GUI) কোডের উপরে বসে যাতে বায়োমেডিকাল গবেষকরা কোডিং দক্ষতা ছাড়াই সহজে মাত্র কয়েকটি ক্লিকে ডেটা বিশ্লেষণ করতে পারেন।

এটি সফ্টওয়্যার ডেভেলপমেন্ট (GUI ডেভেলপমেন্টের জন্য), মেশিন লার্নিং (কম্পিউটার ভিশন কৌশল এবং রোগ/ড্রাগ ক্লাসিফায়ার বিকাশের জন্য) একত্রিত করে। সংকেত প্রক্রিয়াজাতকরণ (সংকোচন এবং ক্যালসিয়াম সংকেত প্রক্রিয়াকরণের জন্য), ইঞ্জিনিয়ারিং (হার্ট প্ল্যাটফর্মে স্ট্রুট ডিফ্লেকশনকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করা), এবং ল্যাব সদস্যদের জন্য ব্যবহারকারীর অভিজ্ঞতা (ইন্টারফেসের উন্নতির জন্য প্রতিক্রিয়া প্রদান)।

ফলাফল

গবেষণা দেখায় যে BeatProfiler সঠিকভাবে কার্ডিওমায়োসাইট ফাংশন দ্রুত বিশ্লেষণ করতে পারে (কিছু ক্ষেত্রে 50 গুণ পর্যন্ত) এবং বিদ্যমান সরঞ্জামগুলির তুলনায় আরো নির্ভরযোগ্যভাবে। এটি ইঞ্জিনিয়ারড থার্মাল টিস্যুর বল প্রতিক্রিয়াতে সূক্ষ্ম পরিবর্তনগুলি সনাক্ত করে যা অন্যান্য সরঞ্জামগুলি মিস করতে পারে।

“এই স্তরের বিশ্লেষণের গতি এবং বহুমুখিতা কার্ডিয়াক গবেষণায় অভূতপূর্ব,” বলেছেন কিম, পিএইচডি। কলম্বিয়া ইঞ্জিনিয়ারিং-এ ভুঞ্জাক-নোভাকোভিক ল্যাবরেটরিতে প্রার্থী। “মেশিন লার্নিং ব্যবহার করে, বিটপ্রোফাইলার দ্বারা বিশ্লেষণ করা কার্যকরী পরিমাপ আমাদেরকে উচ্চ নির্ভুলতার সাথে রোগাক্রান্ত এবং সুস্থ হৃদ কোষকে আলাদা করতে সাহায্য করে এবং এমনকি হার্টের উপর তাদের প্রভাবের উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন হার্টের ওষুধকে শ্রেণীবদ্ধ করতে সাহায্য করে।”

এরপর কি

দলটি কার্ডিয়াক গবেষণার জন্য নতুন অ্যাপ্লিকেশনগুলিতে বিটপ্রোফাইলারের ক্ষমতা প্রসারিত করার জন্য কাজ করছে, যার মধ্যে বিভিন্ন রোগ রয়েছে যা হার্টের রক্ত ​​পাম্পিং এবং ওষুধের বিকাশকে প্রভাবিত করে।বিটপ্রোফাইলার বিভিন্ন গবেষণা প্রশ্নে প্রয়োগ করা যেতে পারে তা নিশ্চিত করতে, তারা বিভিন্ন ইঞ্জিনিয়ারড হার্ট সহ অন্যান্য ইন ভিট্রো হার্ট মডেলগুলিতে এর কার্যকারিতা পরীক্ষা ও যাচাই করছে। সাংগঠনিক মডেল.

তারা বিভিন্ন হৃদরোগ এবং ওষুধের কার্যকারিতা বিভাগে এর ব্যবহার প্রসারিত এবং সাধারণ করার জন্য মেশিন লার্নিং অ্যালগরিদমকেও পরিমার্জন করছে। দীর্ঘমেয়াদী লক্ষ্য হল বিটপ্রোফাইলারকে ফার্মাসিউটিক্যাল পরিবেশের সাথে খাপ খাইয়ে নেওয়া যাতে কয়েক হাজার ওষুধ প্রার্থীর পরীক্ষাকে ত্বরান্বিত করা যায়।