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17 Jul 2023

Modelo de IA del NIST capaz de predecir posibles paradas cardiacas en bomberos

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Investigadores del Instituto Nacional de Normas y Tecnología (NIST) y sus colegas han utilizado el aprendizaje automático para identificar con precisión ritmos cardíacos anormales en bomberos, lo que a su vez podría ayudar a un bombero a salir a tiempo para evitar la muerte por paro cardíaco.

El equipo de investigación afirma que, una vez que el modelo de IA se familiarizó con los datos médicos específicos de los bomberos, fue capaz de identificar 6.000 muestras de ECG anormales con una precisión del 97%, informa Nist.gov.

Los investigadores esperan que con el tiempo su trabajo dé lugar a un monitor cardíaco portátil que los bomberos puedan llevar para detectar los primeros síntomas de problemas cardíacos y pedirles que busquen atención médica antes de que sea demasiado tarde.

Según el artículo, la mayoría de las muertes de bomberos (estadounidenses) en activo no están causadas directamente por el fuego o la inhalación de humo. Al parecer, aproximadamente el 40% de las muertes en acto de servicio en EE.UU. se deben a eventos cardiacos repentinos, que conducen a una parada cardiaca.

(El número relativo de accidentes cardíacos mortales entre los bomberos canadienses es muy diferente. Véase nuestra referencia a un estudio canadiense más adelante en este artículo).

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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" />

El equipo, formado por investigadores del NIST, la Universidad de Rochester y Google, publicó sus resultados en la revista Fire Safety Journal.

"Año tras año, los accidentes cardíacos repentinos son, con diferencia, la principal causa de muerte entre los bomberos", afirma Chris Brown, investigador del NIST. "Los eventos cardíacos también causan lesiones que ponen fin a la carrera profesional y discapacidades a largo plazo".

Según la Asociación Nacional de Protección contra Incendios (NFPA), la muerte súbita cardíaca se cobró la vida de 36 bomberos en servicio en Estados Unidos durante 2022.

Según otro artículo de FireFighterCloseCalls, hasta el 45% de las muertes de bomberos en servicio se deben a eventos cardiovasculares en Estados Unidos.

La muerte súbita cardíaca se produce cuando un ritmo cardíaco irregular hace que el corazón deje de bombear sangre, lo que suele deberse a un infarto de miocardio. Según el artículo, los eventos cardiacos súbitos matan a los bomberos en servicio el doble que a los policías y el cuádruple que a otros profesionales de emergencias.

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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" />

Losbomberos trabajan en entornos extraordinariamente extenuantes, transportando objetos pesados, subiendo escaleras y soportando temperaturas extremas con una capacidad limitada para refrescarse. Y aunque pueden experimentar molestias importantes, los informes han demostrado que los bomberos a menudo intentan superar estas situaciones sin darse cuenta de que pueden correr el riesgo de sufrir una muerte súbita cardiaca.

Para abordar este problema, los investigadores del NIST se pusieron en contacto con colegas de la Escuela de Enfermería de la Universidad de Rochester. Hace una década, Mary Carey, investigadora de Rochester, y sus colegas recopilaron 24 horas de datos de electrocardiograma (ECG) de cada uno de los 112 bomberos que llevaban electrodos sujetos al pecho.

Los datos del ECG abarcaban turnos de 16 horas durante el servicio y turnos de ocho horas fuera del servicio, durante los cuales los bomberos realizaban sus actividades diarias, como responder a llamadas médicas y de bomberos, hacer ejercicio, comer, descansar y dormir.

" Dillon Dzikowicz, coautor del estudio de Rochester , afirma: "Los datos de los bomberos que hemos recopilado son únicos. "Disponer de datos sólidos es esencial para avanzar en nuestro trabajo y proteger a los bomberos".

A continuación, los investigadores utilizaron el aprendizaje automático y el conjunto de datos de Rochester para construir lo que denominan modelo de monitorización de la salud cardiaca (H2M). Entrenaron el H2M con segmentos de 12 segundos de una gran parte de los datos de ECG. Los latidos individuales de los ECG se clasificaron como normales o anormales, indicativos de ritmos cardiacos irregulares como fibrilación auricular o taquicardia ventricular.

"El modelo está diseñado para aprender patrones de ECG tanto de latidos normales como anormales", explica Jiajia Li, investigador invitado del NIST .

La mayoría de los eventos cardiacos tenían un estrechamiento coronario subyacente

En un estudio reciente, los investigadores llegaron a la conclusión de que aproximadamente uno de cada cinco casos cardiacos eran muertes por infarto; el 82 por ciento de esas muertes estaban relacionadas con cardiopatías coronarias (estrechamiento de las arterias cardiacas o agrandamiento del corazón). Esto se relaciona con un aumento del riesgo de muerte súbita cardiaca.

La redacción de Heart.org publicó un estudio en 2018, indicando que las enfermedades cardíacas subyacentes son comunes entre los bomberos que mueren de paro cardíaco.

El análisis de los registros de autopsias de los bomberos varones estadounidenses que murieron en servicio entre 1999 y 2014 mostró que de las 627 muertes totales, 276 fueron consecuencia de un paro cardíaco y 351 de un traumatismo. En el momento de la muerte, los bomberos tenían entre 18 y 65 años.

In this 2013 photo, nurse scientists Becki Vincent and Mary Carey from the University of Rochester collect electrocardiogram data from a firefighter at the Dewey Avenue Firehouse in Rochester, New York. Now, a decade later, researchers at NIST, Rochester and Google have used this data to train an AI model to predict cardiac events.   Credit: Karen O'Hern/University of Rochester School of Nursing

En esta foto de 2013, las enfermeras científicas Becki Vincent y Mary Carey, de la Universidad de Rochester, recogen datos del electrocardiograma de un bombero en el parque de bomberos de Dewey Avenue, en Rochester, Nueva York. Ahora, una década más tarde, investigadores del NIST, Rochester y Google han utilizado estos datos para entrenar un modelo de IA que predice eventos cardíacos.

Crédito: Karen O'Hern/Escuela de Enfermería de la Universidad de Rochester

Los factores ambientales y de estrés también contribuyen a los episodios cardíacos

La exposición al humo, el hollín y las sustancias químicas, así como los trastornos del sueño y los altos niveles de estrés laboral, pueden contribuir a los problemas cardíacos. Las investigaciones indican que el estrés de la extinción de incendios puede desencadenar un episodio cardíaco en personas con enfermedades subyacentes. El estudio tenía sus limitaciones, pero los resultados ponen de manifiesto los peligros que entrañan los trabajos de alto estrés y gran exigencia física para las personas con enfermedades cardiacas subyacentes, según el artículo.

Menos muertes relacionadas con el corazón entre los bomberos canadienses

Aunque el cáncer sigue siendo la principal causa de muerte entre los bomberos también en EE.UU., las cifras de muertes relacionadas con el corazón son diferentes en Canadá. En un estudio publicado por la Universidad de Fraser Valley y la Junta de Compensación de los Trabajadores de Canadá, los accidentes cardíacos representan una proporción mucho menor de las muertes de bomberos en Canadá que en Estados Unidos.

De las 738 muertes de bomberos notificadas en Canadá entre 2009 y 2018 por la AWCBC, aproximadamente el 74,5% de las muertes (550) fueron causadas por neoplasias y tumores malignos. Al agregar otras 94 muertes relacionadas con el cáncer codificadas como no especificadas o no clasificadas en otra parte, el 90% de las muertes de bomberos en Canadá son atribuibles a una forma de cáncer según el estudio.

El CTIF está buscando activamente cifras y estadísticas similares sobre las muertes de bomberos en Europa y otras partes del mundo. Si conoce estudios sobre este tema (en cualquier idioma), no dude en ponerse en contacto con nosotros.

Crédito de la foto:

Foto de portada arriba: Licencia gratuita de Pixabay. https://pixabay.com/fi/photos/heart-attack-sairaus-terveyttä-7479253/

Otras fotos del artículo: Mary Carey, Escuela de Enfermería de la Universidad de Rochester