شیوهٔ راه رفتن بیماران از پیشرفت تومور مغزی خبر می‌دهد

گلیوبلاستوما (glioblastoma)، شایع‌ترین تومور مغزی در بزرگسالان، حتی با جراحی، پرتودرمانی و شیمی‌درمانی، میانهٔ بقایی در حدود 15 ماه دارد. این تومور، مانند دیگر گلیوم‌های درجه‌بالا (high-grade gliomas)، از دست رفتن تدریجی کارکردها را به همراه دارد، و بیماری معمولاً چهار تا شش ماه پس از تشخیص پیشرفت می‌کند. پیشرفت بیماری با MRI همراه با مادهٔ حاجب تأیید می‌شود — اسکنی گران و تنگنا‌هراس‌آور، که برای افراد دارای ضربان‌ساز اغلب ناممکن است، تنها هر دو تا سه ماه یک بار انجام می‌شود، و تنها وقتی می‌تواند بیماری را نشان دهد که پیش‌تر پیشرفت کرده باشد.

حسگرهای پوشیدنی می‌توانند فاصلهٔ میان اسکن‌ها را پر کنند. اما هر بیمار به شیوهٔ خودش حرکت می‌کند، و تغییرها به این بستگی دارند که تومور کجا قرار دارد و چگونه گسترش می‌یابد. ساده‌ترین خلاصه، یعنی شمار گام‌ها، ممکن است آنچه را مهم است از دست بدهد: اینکه فرد چگونه راه می‌رود، نه فقط چقدر.

حسگری که هر روز بسته می‌شود

ریشیت داس (Rishit Das)، باربورا بارانچیکووا (Barbora Barancikova) و مت ویلیامز (Matt Williams) از امپریال کالج لندن از داده‌های پژوهش BrainWear استفاده کردند، که در آن بیماران مبتلا به گلیوم درجه‌بالا شتاب‌سنجی روی مچ می‌بستند و هر مراجعه به درمانگاه با برچسب پایدار یا پیشرونده مشخص می‌شد. کل مجموعه‌داده 78 بیمار و 114 مراجعهٔ برچسب‌دار را در بر می‌گیرد.

از سیگنال خام، ابزاری برای دسته‌بندی که برای UK Biobank توسعه یافته بود بازه‌های راه رفتن را جدا کرد. این بازه‌ها پالایش شدند، به تکه‌های 15 ثانیه‌ای بریده شدند و به منحنی‌ای واحد از شدت حرکت در طول زمان فرو کاسته شدند.

خواندن شکل یک راه رفتن

برای مقایسهٔ راه رفتن‌ها، گروه ابزاری را از شاخه‌ای از ریاضیات به نام نظریهٔ مسیرهای ناهموار (rough path theory) وام گرفت: امضاهای مسیر (path signatures). یک امضا «شکل» سیگنالی را که در طول زمان گسترده می‌شود، از راه دنباله‌ای از انتگرال‌های تودرتو، خلاصه می‌کند، بی‌آنکه نیازی به آموزش دادن مدلی از پیش باشد. امضاها پیش‌تر برای بازشناسی نویسه‌های دست‌نویس چینی و کنش‌های انسانی به کار رفته‌اند. سنجه‌ای مرتبط، SigMMD، کمّی می‌کند که دو مجموعه از سیگنال‌ها چقدر با هم تفاوت دارند: هرچه بزرگ‌تر باشد، تفاوتشان بیشتر است.

به‌عنوان وارسی درستی، امضاها راه رفتن را به‌روشنی از خوابیدن، نشستن، ایستادن یا سفر با وسیلهٔ نقلیه تمیز دادند.

هر بیمار مرجع خودش

برای هر دورهٔ میان دو مراجعه به درمانگاه، حدود دو هفتهٔ نخستِ راه رفتن به‌عنوان خط پایهٔ بیمار به کار رفت. هر روز پس از آن با SigMMD با این خط پایه مقایسه شد، و مقادیر روزانه میانگین گرفته شدند تا برای هر مراجعه یک عدد به دست آید.

این عددها به‌تنهایی به‌زحمت مراجعه‌های پایدار را از پیشرونده جدا می‌کردند: بیماران به‌سادگی بیش از حد متفاوت راه می‌روند. پس نویسندگان هر مقدار را بر میانگین همان بیمار در مراجعه‌های پایدار تقسیم کردند. نسبتی بالاتر از 1 یعنی این بار، راه رفتن بیمار بیش از آنچه معمولاً هنگام پایدار بودن بیماری رخ می‌دهد از خط پایه‌اش فاصله گرفته است.

عددها چه می‌گویند

دادهٔ کافی و دست‌کم یک مراجعهٔ پایدار برای 11 بیمار و 26 مراجعه در دسترس بود — 11 پیشرونده، 15 پایدار — که روی هم 3,030 ساعت راه رفتن می‌شد. نسبت شخصی‌سازی‌شده در مراجعه‌های پیشرونده بالاتر بود (p = 0.016 در آزمونی که برچسب‌ها را درون هر بیمار جابه‌جا می‌کند: یعنی اگر برچسب‌ها هیچ معنایی نداشتند، احتمال چنین فاصلهٔ بزرگی حدود 1.6% بود).

این نسبت، وقتی به‌عنوان یک آستانهٔ هشدار واحد به کار رفت و هر بار روی بیماری آزموده شد که در تنظیم کنار گذاشته شده بود، به سطح زیر منحنی 0.85 رسید (بازهٔ 95%: 0.66 تا 0.99) — امتیازی که نشان می‌دهد مراجعه‌های پیشرونده را تا چه حد بالاتر از مراجعه‌های پایدار رتبه‌بندی می‌کند، از 0.5 (شانس) تا 1 (بی‌نقص). این روش 8 مراجعه از 11 مراجعهٔ پیشرونده را علامت زد و 80% مراجعه‌های پایدار را به‌درستی پایدار خواند. در مقابل، شمار گام‌ها بهتر از شانس عمل نکرد: 0.44 برای همان رویکرد شخصی‌سازی‌شده، 0.42 برای مدلی متعارف که از 60 روزِ پیش از هر مراجعه استفاده می‌کرد.

گامی نخست، نه هنوز یک آزمون

نویسندگان بر محدودیت‌ها تأکید می‌کنند. گروه بیماران بسیار کوچک است. و مرجع پایدار هر بیمار می‌تواند مراجعه‌های پایداری را شامل شود که پس از یک پیشرفت آمده‌اند، پس این نسبت هنوز نمی‌تواند به‌صورت بلادرنگ محاسبه شود. این پژوهش نشان می‌دهد که راه رفتن میان دوره‌های پایدار و پیشرونده تفاوت دارد؛ هنوز نشان نمی‌دهد که یک حسگر مچی می‌تواند پیشرفت را پیش از اسکن تشخیص دهد. برای این کار، مرجع باید تنها بر مراجعه‌های پایدارِ پیشین تکیه کند، در گروهی بسیار بزرگ‌تر که در طول زمان دنبال شود.

گام بعدی‌ای که پیشنهاد می‌کنند دنبال کردن پیوستهٔ مقادیر روزانه است، به جای یک مقدار برای هر مراجعه، تا ببینند آیا تغییری در شیوهٔ راه رفتن بیماران می‌تواند همان آغاز افتشان را نشان دهد. تا آن زمان، مچ‌بند ایده‌ای پژوهشی باقی می‌ماند، که قرار است روزی مکمل اسکن‌ها و معاینه‌های بالینی باشد، نه جایگزین آن‌ها.