تشخيص الأمراض باستخدام تقنية الأنف الإلكتروني

مع التقدم المتسارع للتكنلوجيا في هذا العصر أصبح الأن بالإمكان التحقق من الأمور الحيوية الخاصة بجسمك لضمان أنك تعيش في نمط صحي وسليم من الأمراض. ساهمت التقنيات الحديثة في تسهيل التشخيص الطبي لكثير من الحالات والأمراض مثل سرطان الثدي والدماغ وفي هذا المقال سنستعرض معكم موضوع تشخيص الأمراض باستخدام تقنية الأنف الإلكتروني.

ماهي تقنية الأنف الإلكتروني؟

الأنف الإلكتروني هو ببساطة عبارة عن نظم اصطناعية تستخدم للاستشعار الكيميائي لروائح المواد بحيث يمكن للأنف الإلكتروني محاكاة وظائف الأنف البشري ومعرفة الروائح.

كيفية عمل الأنف الإلكتروني

يتكون نظام الأنف الإلكتروني من مجموعة من الحساسات وأجهزة جمع العينات وأيضًا خوارزميات ذكاء اصطناعي لتمييز الأنماط المختلفة للروائح.

تستخدم الحساسات في تحليل طبيعة الغاز المعقدة حيث تقوم هذه الحساسات بمساعدة خوارزميات ذكاء اصطناعي بتحويل الإشارات الفيزيائية التي تعبر عن الروائح إلى أنماط مميزة خاصة وهذه الأنماط تنقسم إلى قسمين:

1- نمط تمييز كمي «quantitative recognition».

2- نمط تمييز نوعي «qualitative recognition».

بعد ذلك تقوم خوارزميات تمييز الأنماط بأخذ البيانات من الحساسات وتعمل على استخلاص الخصائص المميزة لمكونات الغاز حتى يتمكن الأنف الإلكتروني من اكتشاف الروائح وتمييزها.

الذكاء الاصطناعي والأنف الإلكتروني

تستخدم تقنية الأنف الإلكترونية أيضًا مجموعة متنوعة من خوارزميات التعلم الآلي ومكونات الذكاء الاصطناعي المدمجة للكشف الدقيق. حيث يتم  دمج العديد من خوارزميات تعليم الآلة  في نظام الأنف الإلكتروني للتحليل النوعي ، مثل الشبكات العصبية الاصطناعية والشبكات العصبية الاحتمالية والخرائط ذاتية التنظيم والتعلم العميق وخوارزميات إتخاذ القرار وآلات المتجهات الداعمة وتحليل المكونات الرئيسية.

تشخيص الأمراض عن طريق الأنف الإلكتروني

تُستخدم حساسات الروائح في كثير من التطبيقات مثل التحقق من جودة الأغذية، والكشف عن التلوث البيئي، ومراقبة جودة الهواء في الأماكن الحساسة ومؤخرًا تم استخدام حساسات الروائح أو الأنف الإلكتروني في التشخيص الطبي عن طريق تحليل الروائح البشرية وتمييزها.

تنشأ رائحة الإنسان نتيجة للتغيرات الهرمونية الداخلية أو الأيضية ، وتحتوي  هذه الرائحة على علامة بيولوجية لبعض الأمراض وتعكس الحالة الفسيولوجية للفرد. ومن المصادر الرئيسية للرائحة البشرية: التنفس واللعاب والعرق والجلد والبول. في الآونة الأخيرة ،تم استخدام مكونات الزفير ، وانبعاثات الجلد ورائحة البول كعلامات حيوية تشخيصية للأمراض والاضطرابات ، مثل السكري وأمراض الكبد والربو وسرطان الرئة ومرض الانسداد الرئوي المزمن والتليف الكيسي.

تمكن الباحث «تشنج-Zheng» من برمجة «حساس الغاز-Gas Sensor» بيحث بمكن للحساس أن يكتشف في غضون دقائق مجموعة متنوعة من روائح الجسم والتي تُشير إلى مدى صحة أعضاء الإنسان الحيوية.

يحتوي حساس الغاز على طيف واسع للغازات ولكن المركبات العضوية المتطايرة والتي تعرف إختصارًا ب «VOCs»  هي الهدف الرئيسي للأنف الإلكتروني في التشخيص الطبي ، مثل «الأسيتون-Acetone» لمرضى السكري والأمونيا لدى الأفراد المصابين بأمراض الكبد و «البنتان-Pentane» في المرضى الذين يعانون من الربو و «االألكانات-Alkanes» في مرضى سرطان الرئة.

لا يزال التطوير مستمرًا

في حين أن تكنولوجيا الأنف الإلكتروني يمكن استخدامها للتشخيص  الطبي وكمؤشر على الصحة العامة ، يحذر الباحث “تشنغ” أن هذه التقنية لم تتطور بعدُ بما يكفي لإجراء تشخيص كامل. قي بمجرد أن يُشير الكشف إلى وجود تحذير ، عليك بزيارة الطبيب للحصول على تحليل كامل لحالتك الصحية.

المصادر:

IEEE Transmitter

Electronic Noses Applications in Beer Technology