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KI-Tragbare Geräte sollen die Echtzeit-Erkennung von Herzinfarkten revolutionieren
Herz-Kreislauf-Erkrankungen (CVDs), die Störungen des Herzens und der Blutgefäße betreffen, sind die Hauptursache für Todesfälle weltweit.
Laut der WHO sind fast 18 Millionen Menschen im Jahr 2019 an diesen Erkrankungen gestorben, was etwa 32% aller Todesfälle weltweit entspricht. Davon waren 85% der Todesfälle auf Schlaganfall und Herzinfarkt zurückzuführen.
Bemerkenswerterweise führt ein Herzinfarkt zu anderen Problemen. Er erhöht das Risiko für die Entwicklung schwerwiegender langfristiger Gesundheitsprobleme erheblich.
Eine Studie, die von Forschern der University of Leeds vor etwa einem Jahr durchgeführt wurde, analysierte über 145 Millionen Patientenakten, die über einen Zeitraum von neun Jahren in ein Krankenhaus aufgenommen wurden, und fand heraus, dass Patienten, die einen Herzinfarkt erlitten hatten, ein viel höheres Risiko für weitere Erkrankungen wie Schlaganfall, Herzversagen, Nierenversagen, schwere Blutungen, Typ-2-Diabetes und Depression hatten als solche, die keinen Herzinfarkt erlitten hatten.
Unter diesen Erkrankungen entwickelten über 30% der Patienten Nieren- oder Herzversagen. Während weniger als 10% weitere Herzinfarkte erlitten, starben 38% der Patienten während des Studienzeitraums an jeder Ursache.
Wenn es um die USA geht, stirbt hier alle 40 Sekunden jemand an einem Herzinfarkt. Jedes Jahr erleiden etwa 800.000 Menschen in den USA einen Herzinfarkt, und 75% davon sind Erstherzinfarkte, während der Rest bereits einen Herzinfarkt erlitten hat.
Eine Studie aus dem vergangenen Jahr ergab, dass die Rate der Herzinfarkt-Sterblichkeit in den USA tatsächlich höher ist als in anderen hochentwickelten Ländern wie Kanada, England, den Niederlanden und Israel.
Die Studie untersuchte Daten zwischen 2011 und 2017 für Patienten über 66 Jahre, die mit einem Herzinfarkt in ein Krankenhaus aufgenommen wurden, in Ländern mit hochentwickelten Gesundheitssystemen und zugänglichen administrativen Daten, die sich jedoch in Finanzierung, Organisation und Gesamtleistung unterscheiden.
Sie zeigte, dass die Sterblichkeitsrate in den USA “besorgniserregend hoch” war, und Dr. Peter Cram, Professor und Leiter der Inneren Medizin an der University of Texas Medical Branch (UTMB), sagte zu diesem Zeitpunkt: “Die USA scheinen sich wirklich hart auf diese neuen und glänzenden Dinge zu konzentrieren”, und fügte hinzu: “Wir sollten uns mehr auf die Sterblichkeitsrate konzentrieren, anstatt Menschen nur in und aus dem Krankenhaus zu bringen”.
Die in dem Land angebotene Versorgung ist “gut”, aber die einjährige Sterblichkeitsrate ist einfach zu besorgniserregend, und es gibt keine Antwort darauf, was dahinter steckt. “Ist es ein Mangel an Reichtum? Ist es der Adipositas? Ist es, dass Menschen nicht die empfohlene Medikation einnehmen? Wir wissen es nicht”, sagte Cram.
Eine beunruhigende Zunahme von schwerem Übergewicht
Laut einer aktuellen Studie von Forschern des Pennington Biomedical Research Center erlebt die Vereinigten Staaten tatsächlich eine unverhältnismäßige Zunahme der Körpermasse-Index-Raten.
Dafür untersuchten die Forscher nationale Gesundheitsdaten (NHANES) von 2001 bis 2023.
Laut den Daten nahm die Anzahl der Menschen mit normalem Gewicht (BMI 18,5 bis 24,9 kg/m²) und Übergewicht (BMI 25,0 bis 29,9) im betrachteten Zeitraum ab.
Währenddessen stieg der durchschnittliche Anteil von Adipositas bei US-Erwachsenen in den letzten zwei Jahrzehnten um 30% an. Aber ein viel alarmierenderer Anstieg von 210% wurde bei der Anzahl der Patienten mit den schwersten Formen von Adipositas festgestellt. Dies betrifft Menschen mit einem Körpermasse-Index (BMI) von 60 kg/m² oder mehr.
“Die meisten Aufmerksamkeit gilt der allgemeinen Adipositas, die bei einem BMI von 30 Kilogramm pro Quadratmeter beginnt, aber es gibt weniger Aufmerksamkeit für die Prävalenz von Adipositas mit einem BMI von 60 oder mehr, einer Kategorie, die mit einem erhöhten klinischen Aufwand, eingeschränkter Mobilität und erhöhten Gesundheitskosten verbunden ist.”
– Dr. Philip Schauer, Direktor des Metamor-Instituts am Pennington Biomedical
Er betonte auch die Bedeutung der Studie, die als erste die zunehmende Verbreitung von extremem Übergewicht “kategorisiert” hat. Schauer fügte hinzu:
“Ihre Schwere ist nicht zu unterschätzen, da Patienten in dieser Kategorie ein viel höheres Gesundheitsrisiko und Komorbiditäten haben.”
Um dies in den richtigen Kontext zu setzen, ist eine durchschnittliche Person mit einem BMI von 30 kg/m² etwa 30 bis 40 Pfund übergewichtig. Eine Person mit einem BMI, der doppelt so hoch ist oder mehr, ist dagegen über 200 Pfund übergewichtig.
Was hier kritisch ist, ist, dass diese extreme Form von Übergewicht als sehr selten angesehen wurde. Dies lag an einem Mangel an Verständnis, und daher wurden alle Personen mit einem BMI von 30 kg/m² oder mehr in einer Gruppe gezählt.
Aber das Bild, das diese Studie präsentiert, ist viel klarer, und die Fälle von extremem Übergewicht werden nun auf über 850.000 Menschen in den USA geschätzt.
Laut den Ergebnissen der Studie gibt es auch zunehmende Fälle von BMIs zwischen 50,0 und 59,9 kg/m². Allerdings ist der BMI von 60 kg/m² oder mehr von großer Besorgnis, da er mit dem Risiko assoziierter Erkrankungen zusammenhängt.
Menschen mit solchem extremen Übergewicht sind oft nicht mobil oder benötigen Hilfe, um sich zu bewegen. Sie sind nicht nur aufgrund ihrer Behinderung nicht in der Lage zu arbeiten, sondern neigen auch dazu, viele Krankenhausaufenthalte für die Behandlung schwerer Erkrankungen zu haben.
Dies wirft ernsthafte Bedenken für die Gesundheitsbranche auf, da extrem übergewichtige Patienten oft die Gewichtsgrenze für Standard-Medizin-Geräte überschreiten. Neben der Komplexität bei der biomedizinischen Bildgebung und Operationen verhindern die Gewichtsgrenzen, dass Gesundheitspersonal typische medizinische Versorgung für Patienten bietet, die bereits ein höheres Risiko für Komorbiditäten haben.
“Die Rate des Wachstums bei Fällen von Adipositas mit einem BMI von 60 oder mehr sendet eine dringende Nachricht an Gesundheitsdienstleister und Politiker, die notwendigen Ressourcen und Infrastrukturen zu entwickeln, um die Herausforderungen zu bewältigen, die durch diese Erkrankung entstehen.”
– Dr. John Kirwan, Executive Director von Pennington Biomedical
Interessanterweise sind die Fälle von extremem Übergewicht zusammen mit der Entwicklung und Verschreibung von Glucagon-like peptide-1 (GLP-1)-basierten Medikamenten gestiegen, die zur Behandlung von Typ-2-Diabetes und Adipositas eingesetzt werden.
Während diese Medikamente vielversprechende Ergebnisse bei der Bekämpfung von Adipositas gezeigt haben, ist ihre Wirksamkeit bei Patienten mit einem BMI von 60 kg/m² oder mehr weitgehend unbekannt. Dies liegt daran, dass randomisierte kontrollierte Studien für diese Medikamente nur mit Patienten durchgeführt wurden, deren durchschnittlicher BMI im Bereich von 37 bis 38 kg/m² lag.
Adipositas-bedingte Herz-Kreislauf-Erkrankungen nehmen zu
Nicht nur die durchschnittliche Adipositas, sondern auch extreme Fälle davon nehmen in den USA rapide zu, und dies ist ein bedeutender Risikofaktor für Herz-Kreislauf-Erkrankungen.
Laut einer vorläufigen Studie, die auf den wissenschaftlichen Sitzungen der American Heart Association im vergangenen Jahr präsentiert wurde, stiegen die durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen verursachten Todesfälle aufgrund von Adipositas zwischen 1999 und 2020 in den USA um 180% an.
“Adipositas ist ein ernster Risikofaktor für ischämische Herz-Kreislauf-Erkrankungen, und dieses Risiko steigt mit der zunehmenden Prävalenz von Adipositas in alarmierendem Maße.”
– Aleenah Mohsin, Post-Doc-Forschungsstipendiatin an der Brown University
Laut der Studie stieg die Sterblichkeitsrate bei Männern, bereinigt um das Alter, um 243% an, und bei Frauen um 131%.
In einer separaten, vorherigen Studie fanden Forscher der Mayo-Klinik heraus, dass jüngere Frauen “ein höheres Risiko für schwere Komplikationen nach einem Herzinfarkt” haben.
Jüngere Frauen haben tatsächlich ein höheres Risiko, im Krankenhaus an ihrem Herzinfarkt zu sterben. Darüber hinaus haben Frauen unterschiedliche Risikoprofile für Herz-Kreislauf-Erkrankungen und sind eher anfällig für Vorhofflimmern, Diabetes, Bluthochdruck, Anämie und vorherigen Schlaganfall als Männer.
All dies macht es kritisch, Herz-Kreislauf-Erkrankungen so früh wie möglich zu erkennen.
Hierbei setzen Unternehmen, Forscher und Wissenschaftler künstliche Intelligenz ein, um Menschen vor Herzinfarkten zu bewahren. Die Verwendung von KI ist in verschiedenen Branchen, einschließlich der Medizin, im Aufwind, wo die Technologie zunehmend zur Erkennung und Vorbeugung von Erkrankungen, einschließlich solcher, die das Herz betreffen, eingesetzt wird.
Anfang dieses Jahres erstellte eine von der British Heart Foundation finanzierte Studie ein KI-Modell, das Elektrokardiogramme (EKGs), die Aufzeichnung der elektrischen Signale des Herzens, verwenden kann, um weibliche Patienten mit höherem Risiko für Herz-Kreislauf-Erkrankungen zu identifizieren.
Das speziell für weibliche Patienten entwickelte Modell analysierte Daten von über einer Million EKGs von 180.000 Patienten, von denen mehr als die Hälfte weiblich waren, und kann es Ärzten ermöglichen, hochrisikopatientinnen rechtzeitig zu diagnostizieren, um eine bessere Behandlung und Versorgung zu ermöglichen.
Die Studie betonte, dass Frauen oft “falsch diagnostiziert oder sogar von Gesundheitsfachleuten abgetan” werden und dass sie, auch wenn sie die richtige Diagnose erhalten, weniger wahrscheinlich die empfohlene Behandlung erhalten. “Die KI-verbesserten EKGs geben uns ein differenzierteres Verständnis für die Herzgesundheit von Frauen – und wir glauben, dass dies zur Verbesserung der Ergebnisse für Frauen mit Herz-Kreislauf-Erkrankungen eingesetzt werden kann”, sagte Studienleiter Dr. Arunashis Sau, NIHR-Akademischer Klinischer Dozent.
Weniger als ein Jahr zuvor berichtete ein Team von Wissenschaftlern der Scripps Research über ein KI-Tool, das ein vollständiges 12-Kanal-EKG mithilfe von Daten von nur drei Elektroden rekonstruieren kann, was der Kardiologe Evan Muse als “ein Türöffner für Patienten, um hochwertige, zeitkritische klinische Daten zu erhalten” bezeichnete.
KI-gesteuertes Tragbares Gerät zur Erkennung von Herzinfarkten
Jetzt, in letzter Zeit, entwickelten Ingenieure der University of Mississippi eine Technologie, die Herzinfarkte in Echtzeit genau erkennen kann.
Dies kann einen entscheidenden Unterschied in der Behandlung von Herzinfarkten machen, da hier jede Sekunde zählt. Forschungen haben gezeigt, dass die längere Zeitverzögerung zwischen der Behandlung und der Diagnose eines Patienten umso wahrscheinlicher zum Tod führt.
Dies bedeutet, dass die Person, die schneller diagnostiziert wird, desto schneller kann die Intervention angeboten werden, und desto mehr Leben können gerettet werden.
“Wenn ein Patient einen Herzinfarkt hat, ist es wichtig, ihn so schnell wie möglich zu behandeln, um dauerhafte Schäden zu vermeiden. Es gibt ein großes Zeitfenster für Herzinfarkte.”
– Kasem Khalil, Professor für Elektrotechnik und Informatik an der UM
Hier kann die neue Technologie mit ihrer Fähigkeit, Herzinfarkte schneller und genauer als herkömmliche Methoden zu erkennen, den Unterschied machen. Und “im Vergleich zu herkömmlichen Methoden ist unsere Technologie bis zu zweimal schneller, während sie immer noch sehr genau ist”, betonte Khalil.
Neben der Verbesserung der Leistung für die Erkennung von Herzinfarkten lag der Fokus des Teams auch auf dem Design. “Wenn wir dieses Gerät zu einer benutzbaren Maschine für jeden Menschen machen wollen, muss es etwas Leichtes und Wirtschaftliches sein”, betonte Khalil.
Indem das Team alle Aspekte der Technologie, sowohl Software als auch Hardware, optimierte, wurde das gesamte System optimiert.
Die Forscher nutzten KI und fortgeschrittene Mathematik, um den Chip zu entwickeln, der EKGs auswertet und einen Herzinfarkt genau im Moment seines Auftretens erkennt. Dieser Chip ist so konzipiert, dass er leicht und energiesparend ist, um in tragbaren Geräten integriert zu werden, während er eine hohe (92,4%) Genauigkeit bietet. Laut Co-Autor Tamador Mohaidat, einem Doktoranden im Labor von Khalil:
“Wir wollten es so umsetzen, dass es real ist. Dies ist tragbares Hardware, das in tragbaren oder Überwachungsgeräten verwendet werden kann.”
Indem sie die Herzüberwachung in Echtzeit ermöglichen, zeigt ihre Methode ein großes Potenzial, Leben zu retten.
Dies ist im Gegensatz zu den aktuellen Methoden der Herzinfarkterkennung, die oft in einer medizinischen Einrichtung stattfinden. Derzeit muss jemand, der verdächtigt wird, einen Herzinfarkt zu haben, zunächst Bluttests oder ein EKG durchführen lassen, um eine Diagnose zu erhalten, während der Patient wertvolle Zeit verliert, die den Unterschied zwischen Leben und Tod ausmachen kann.
In Fällen von Herzinfarkten “macht ein paar Minuten oder sogar ein paar Sekunden den Unterschied, um dieser Person die notwendige Versorgung zu geben, bevor es schlimmer wird”, betonte Khalil. Ein tragbares Gerät wie ein Telefon oder eine Uhr kann die Diagnosezeit verkürzen und es Patienten ermöglichen, schneller behandelt zu werden.
Neben der Erkennung von Herzinfarkten in Echtzeit sieht das Team weitere Anwendungen für das Gerät in der Gesundheitsversorgung, an denen das Team weiterarbeitet. Dazu gehören Anfälle und Demenz. “Die Erkennung einer Krankheit oder Erkrankung hängt von der Erkrankung selbst ab, aber wir arbeiten daran, schnellere und effizientere Wege zu finden, dies zu tun”, sagte Khalil.
Investitionen in die Branche der medizinischen Tragbar-Geräte
Im Bereich der medizinischen Tragbar-Geräte machen viele Unternehmen es Menschen leicht, ihre Gesundheit in Echtzeit zu überwachen. Der Technologie-Riese Apple (AAPL ) bietet tragbare Gesundheitsgeräte an und hat bereits in KI investiert, um die digitale Gesundheit zu verbessern. Daher könnte Apple in Zukunft AI-basierte EKG-Erkennung in seine Geräte integrieren.
Apple Inc. (AAPL )
Apple ist im Bereich der Tragbar-Geräte durch seine Apple Watch engagiert, die Funktionen zur Überwachung der Gesundheit, einschließlich Herzgesundheit, bietet. Die Apple Watch überwacht das Herz des Trägers und sendet Benachrichtigungen, wenn etwas Ungewöhnliches auftritt.
Sie verfügt über eine EKG-App, die den Herzschlag und die Herzfrequenz mithilfe des elektrischen Herzsensors aufzeichnen kann. Sie können dann die Aufzeichnung auf AFib, eine Form von unregelmäßigem Herzrhythmus, überprüfen. Die EKG-Welle und alle Symptome werden im Health-App auf dem iPhone gespeichert, die auch mit dem Arzt geteilt werden kann.
Neben der Smartwatch hat das Unternehmen auch intelligente Brillen, intelligente Ringe und AirPods mit Kameras erforscht.
Apple ist ein Unternehmen mit einem Marktwert von 3,2 Billionen US-Dollar, dessen Aktien zum Zeitpunkt des Schreibens bei 207,40 US-Dollar gehandelt werden, was einem Rückgang von fast 15% seit Jahresbeginn entspricht. Der Gewinn pro Aktie (TTM) beträgt 7,08 US-Dollar, und das Kurs-Gewinn-Verhältnis (TTM) beträgt 30,13. Die Dividendenrendite beträgt 0,47%, die für jährliche Erhöhungen geplant ist.
(AAPL )
Was die Finanzen betrifft, veröffentlichte Apple in dieser Woche seine Finanzergebnisse für das zweite Quartal 2025, das am 29. März 2025 endete, die einen Umsatzanstieg von 5% im Vergleich zum Vorjahr auf 95,4 Milliarden US-Dollar und einen Anstieg des Gewinns pro Aktie von 8% auf 1,65 US-Dollar zeigten. Der Umsatz im Bereich der Tragbar-Geräte, der Apple Watch, AirPods und Zubehör umfasst, sank um 5% auf 7,52 Milliarden US-Dollar.
CEO Tim Cook berichtete währenddessen von einem “begrenzten Einfluss” der Zölle auf das Geschäft des Unternehmens in diesem Zeitraum, dank der Optimierung der Lieferkette, erwartet aber, dass sie in dem laufenden Quartal 900 Millionen US-Dollar zu den Kosten des Unternehmens hinzufügen werden.
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Schlussfolgerung
Herz-Kreislauf-Erkrankungen bleiben der führende globale Killer, und Adipositas wirkt als mächtiger Beitrag. Mit dem rapiden Anstieg der extremen Formen von Adipositas werden die Risiken für Herzinfarkte noch weiter verschärft, was sowohl Prävention als auch Versorgung komplexer und teurer macht.
Daneben führt der tödliche Nachhall eines Herzinfarkts zu einer Flut von sekundären Gesundheitsproblemen wie Schlaganfall und Herzversagen, was es dringend notwendig macht, Wege für eine frühzeitige Erkennung zu finden. In dieser kritischen Situation entwickelt sich KI zum Game-Changer, der die Diagnostik erheblich verbessern kann und verspricht, eine gesündere Bevölkerung zu schaffen.
