KI-Modell des NIST kann möglichen Herzstillstand bei Feuerwehrleuten vorhersagen
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Forscher des National Institute of Standards and Technology (NIST) und ihre Kollegen haben maschinelles Lernen eingesetzt, um abnormale Herzrhythmen bei Feuerwehrleuten genau zu erkennen - was wiederum einem Feuerwehrmann helfen könnte, sich rechtzeitig zu befreien, um den Tod durch Herzstillstand zu vermeiden.
Das Forscherteam behauptet, dass das KI-Modell, sobald es mit den medizinischen Daten der Feuerwehrleute vertraut war, 6.000 anormale EKG-Proben mit 97 % Genauigkeit identifizieren konnte, berichtet Nist.gov.
Die Forscher hoffen, dass ihre Arbeit schließlich zu einem tragbaren Herzmonitor führen wird , den Feuerwehrleute tragen könnten, um frühe Warnzeichen von Herzproblemen zu erkennen und sie zu veranlassen, einen Arzt aufzusuchen, bevor es zu spät ist.
Dem Artikel zufolge sind die meisten Todesfälle bei (amerikanischen) Feuerwehrleuten im Dienst nicht direkt auf Feuer oder Rauchinhalation zurückzuführen. Berichten zufolge sind etwa 40 % der Todesfälle im Dienst in den USA auf plötzliche kardiale Ereignisse zurückzuführen, die zu einem Herzstillstand führen.
(Die relative Zahl der tödlichen kardialen Ereignisse bei kanadischen Feuerwehrleuten ist ganz anders. Siehe unseren Hinweis auf eine kanadische Studie weiter unten in diesem Artikel!)
A nurse scientist applies a 12-lead electrode to measure a career firefighter's electrocardiogram during a physical test. (Photo by Mary Carey, University of Rochester Nursing School)" data-entity-type="file" data-entity-uuid="b797a97f-ae48-4cd9-bc80-ee0ace41e143" src="/sites/default/files/inline-images/Firefighter_ECG_Measurements.jpeg" />
Das Team, dem Forscher des NIST, der University of Rochester und von Google angehören, veröffentlichte seine Ergebnisse im Fire Safety Journal.
"Jahr für Jahr sind plötzliche kardiale Ereignisse bei weitem die häufigste Todesursache bei Feuerwehrleuten", so NIST-Forscher Chris Brown. "Kardiale Ereignisse führen auch zu Verletzungen, die die Karriere beenden, und zu langfristigen Behinderungen.
Nach Angaben der National Fire Protection Association (NFPA) forderte der plötzliche Herztod im Jahr 2022 in den Vereinigten Staaten das Leben von 36 Feuerwehrleuten im Dienst.
Einem anderen Artikel auf FireFighterCloseCalls zufolge sind in den Vereinigten Staaten bis zu 45 Prozent der Todesfälle von Feuerwehrleuten im Dienst auf kardiovaskuläre Ereignisse zurückzuführen.
Der plötzliche Herztod tritt ein, wenn ein unregelmäßiger Herzrhythmus dazu führt, dass das Herz aufhört, Blut zu pumpen, was in den meisten Fällen auf einen Herzinfarkt zurückzuführen ist. Dem Artikel zufolge sterben Feuerwehrleute im Dienst doppelt so häufig wie Polizeibeamte und viermal so häufig wie andere Rettungskräfte an plötzlichem Herztod.
A group of career firefighters from Rescue Company No. 1 in Buffalo, New York, after a fire call. These firefighters wore electrodes to measure electrocardiogram data (ECG) over a 24-hour period. (Photo by Mary Carey, University of Rochester School of Nursing)" data-entity-type="file" data-entity-uuid="9a761bdf-d2e9-46ee-9d06-5289c57b51bf" src="/sites/default/files/inline-images/Firefighters_in_ECG_Study.jpeg" />
Feuerwehrleute arbeiten in einer äußerst anstrengenden Umgebung, tragen schwere Gegenstände, steigen Treppen und halten extreme Temperaturen aus, ohne sich abkühlen zu können. Auch wenn sie sich dabei sehr unwohl fühlen, haben Berichte gezeigt, dass Feuerwehrleute oft versuchen, diese Situationen zu überstehen, ohne sich des Risik os eines plötzlichen Herztods bewusst zu sein.
Um dieses Problem anzugehen, setzten sich die NIST-Forscher mit Kollegen von der University of Rochester School of Nursing in Verbindung. Vor einem Jahrzehnt sammelten die Rochester-Forscherin Mary Carey und ihre Kollegen 24 Stunden lang Elektrokardiogramm (EKG)-Daten von jedem der 112 Feuerwehrleute, denen Elektroden auf die Brust geklebt wurden.
Die EKG-Daten umfassten 16-stündige Schichten im Dienst und achtstündige Schichten außerhalb des Dienstes, in denen die Feuerwehrleute ihren täglichen Aktivitäten nachgingen, z. B. Feuerwehreinsätze und medizinische Einsätze, Sport, Essen, Ruhen und Schlafen.
"Die von uns gesammelten Daten über Feuerwehrleute sind so einzigartig", sagte Dillon Dzikowicz, Mitautor der Studie in Rochester. "Robuste Daten sind unerlässlich, um unsere Arbeit voranzubringen und Feuerwehrleute zu schützen".
Die Forscher nutzten dann maschinelles Lernen und den Rochester-Datensatz, um ein Modell zu entwickeln, das sie Heart Health Monitoring (H2M) nennen. Sie trainierten H2M mit 12-Sekunden-Segmenten eines großen Teils der EKG-Daten. Einzelne Herzschläge in den EKGs wurden als normale Schläge oder abnorme Schläge klassifiziert, die auf unregelmäßige Herzrhythmen wie Vorhofflimmern oder Kammertachykardie hinweisen.
"Das Modell ist so konzipiert, dass es EKG-Muster sowohl aus normalen als auch aus abnormalen Schlägen effektiv erlernen kann", so NIST-Gastforscher Jiajia Li.
Den meisten kardialen Ereignissen lag eine Verengung der Herzkranzgefäße zugrunde
In einer kürzlich durchgeführten Studie kamen Forscher zu dem Schluss, dass etwa einer von fünf Herzfällen ein Todesfall durch Herzinfarkt war. 82 Prozent dieser Todesfälle standen im Zusammenhang mit einer koronaren Herzkrankheit (Verengung der Herzarterien oder vergrößerte Herzen). Dies ist mit einem erhöhten Risiko für den plötzlichen Herztod verbunden.
Die Nachrichtenredaktion von Heart.org veröffentlichte 2018 eine Studie, die darauf hinweist, dass zugrunde liegende Herzerkrankungen bei Feuerwehrleuten, die an einem Herzstillstand sterben, häufig sind.
Die Analyse der Autopsieberichte von männlichen US-Feuerwehrleuten, die zwischen 1999 und 2014 im Dienst starben, ergab, dass von den insgesamt 627 Todesfällen 276 auf einen Herzstillstand und 351 auf ein Trauma zurückzuführen waren. Zum Zeitpunkt des Todes waren die Feuerwehrmänner zwischen 18 und 65 Jahre alt.
Auf diesem Foto aus dem Jahr 2013 nehmen die Krankenschwestern Becki Vincent und Mary Carey von der University of Rochester Elektrokardiogramm-Daten von einem Feuerwehrmann in der Feuerwache Dewey Avenue in Rochester, New York, auf. Jetzt, ein Jahrzehnt später, haben Forscher des NIST, von Rochester und Google diese Daten verwendet, um ein KI-Modell zur Vorhersage von kardialen Ereignissen zu trainieren.
Credit: Karen O'Hern/University of Rochester School of Nursing
Umwelt- und Stressfaktoren tragen ebenfalls zu kardialen Ereignissen bei
Die Exposition gegenüber Rauch, Ruß und Chemikalien, aber auch ein gestörter Schlafrhythmus und ein hohes Maß an beruflichem Stress können zu Herzproblemen beitragen. Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass der Stress bei der Brandbekämpfung bei Personen mit einer Grunderkrankung ein kardiales Ereignis auslösen kann. Die Studie hatte zwar ihre Grenzen, aber die Ergebnisse belegen die Gefahren, die ein stressiger, körperlich anstrengender Beruf für Menschen mit einer Grunderkrankung mit sich bringt, heißt es in dem Artikel.
Weniger kardial bedingte Todesfälle bei kanadischen Feuerwehrleuten
Obwohl Krebs auch in den USA immer noch die häufigste Todesursache bei Feuerwehrleuten ist, sind die Zahlen für herzbedingte Todesfälle in Kanada anders. In einer von der University of Fraser Valley und dem Workers Compensation Board of Canada veröffentlichten Studie wird festgestellt, dass Herzerkrankungen in Kanada einen viel geringeren Anteil an den Todesfällen bei Feuerwehrleuten haben als in den USA.
Von den 738 Todesfällen von Feuerwehrleuten in Kanada, die zwischen 2009 und 2018 von der AWCBC gemeldet wurden, wurden etwa 74,5 % der Todesfälle (550) durch bösartige Neubildungen und Tumore verursacht. Rechnet man 94 weitere krebsbedingte Todesfälle hinzu, die als nicht spezifiziert oder nicht anderweitig klassifiziert kodiert sind, sind laut der Studie 90 % der Todesfälle bei Feuerwehrleuten in Kanada auf eine Form von Krebs zurückzuführen .
Das CTIF ist aktiv auf der Suche nach ähnlichen Zahlen und Statistiken über Todesfälle bei Feuerwehrleuten in Europa und anderen Teilen der Welt. Wenn Sie von Studien zu diesem Thema wissen (egal in welcher Sprache), zögern Sie nicht, uns zu kontaktieren.
Bildnachweis:
Titelfoto oben: Pixabay Free License. https://pixabay.com/fi/photos/heart-attack-sairaus-terveyttä-7479253/
Andere Fotos im Artikel: Mary Carey, Universität von Rochester Schule für Krankenpflege