Forscher der University of Pittsburgh entwickeln ein Computersystem, um drohende Arrhythmie und plötzlichen Tod vorherzusagen

Forscher der University of Pittsburgh entwickeln ein Computersystem, um drohende Arrhythmie und plötzlichen Tod vorherzusagen
Forscher der University of Pittsburgh entwickeln ein Computersystem, um drohende Arrhythmie und plötzlichen Tod vorherzusagen
Anonim

PITTSBURGH, 19. April 2000 - Ein Team von Computer-Software-Ingenieuren an der University of Pittsburgh unter der Leitung von Vladimir Shusterman, M.D., Ph.D., UPMC He alth System Cardiovascular Institute, hat ein computergestütztes System entwickelt und patentiert, das kann eine Herzrhythmusstörung oder einen plötzlichen Tod bis zu acht Stunden vor dem Auftreten von Symptomen vorhersagen. Das System basiert auf der Forschung des Teams zu den allgemeinen biologischen Mechanismen, die Herzrhythmusstörungen und plötzlichem Herztod zugrunde liegen.

Wenn das System in einen Herzmonitor oder internen Defibrillator integriert ist, kann es Patienten, bei denen das Risiko eines plötzlichen Todes besteht, rechtzeitig vor einer bevorstehenden Arrhythmie warnen und ihnen Zeit geben, geeignete Maßnahmen zu ergreifen. In Zukunft könnte das System als externes Herzüberwachungsgerät auf Krankenhaus-Intensivstationen eingesetzt werden und hat laut den Forschern das Potenzial zur Entwicklung als kontinuierlicher Heimmonitor. Es kann auch helfen, unnötige Defibrillatorschocks zu vermeiden.

"Schocks können eine psychische Belastung für eine Person sein, der ein Defibrillator implantiert wurde", sagte Kelley Anderson, M.D., außerordentliche Professorin für Medizin an der University of Pittsburgh School of Medicine, Direktorin für kardiale Elektrophysiologieforschung am UPMC des UPMC He alth System Presbyterian Hospital in Pittsburgh und leitender Prüfarzt für den klinischen Teil der Studie. „Wenn wir vorhersagen können, wann eine Arrhythmie auftritt, können wir Maßnahmen ergreifen, um einzugreifen."

Eine Arrhythmie ist ein anormaler Herzrhythmus, der tödlich sein kann. Ein interner Defibrillator ist ein batteriebetriebenes elektronisches Gerät, das in der Nähe des Schlüsselbeins von Personen implantiert wird, bei denen das Risiko eines plötzlichen Todes besteht. Es überwacht kontinuierlich den Herzrhythmus und stellt den normalen Rhythmus wieder her, indem es einen elektrischen Schock abgibt, wenn es eine Arrhythmie erkennt. Über 40.000 Defibrillatoren werden jährlich in den Vereinigten Staaten implantiert.

Etwa 300.000 Menschen in den Vereinigten Staaten sterben jedes Jahr plötzlich an Herzrhythmusstörungen oder ungefähr eine Person alle ein bis zwei Minuten. Für einen großen Prozentsatz von ihnen ist der plötzliche Tod der erste Hinweis auf eine Herzerkrankung.

"Die Herzfrequenzdynamik ist komplex und von Patient zu Patient unterschiedlich. In unserer Forschung haben wir herausgefunden, dass die Herzfrequenz jeder Person ihre eigenen Merkmale hat, wie Fingerabdrücke", sagte Dr. Shusterman, ein Experte für Computertechnologien und kardiovaskuläre Physiologie. „Das von uns entwickelte Computersystem erfasst diese subtilen Veränderungen im Herzfrequenzmuster."

Um das Programm zu entwickeln, untersuchten Dr. Shusterman und Kollegen EKGs von ambulanten Herzmonitoren von über 200 Patienten mit Herzkrankheiten und Herzrhythmusstörungen. Sie untersuchten die Dynamik von Herzzyklen, identifizierten die Veränderungen, die der Auslösung von Herzrhythmusstörungen vorausgehen, und entwickelten einen mathematischen Algorithmus, der diese subtilen Veränderungen in elektrokardiographischen Aufzeichnungen erkennt.

"Allmähliche Veränderungen in der Dynamik des Herzzyklus könnten zu gefährlichen Arrhythmien führen, und diese frühe Vorhersage könnte ein Zeitfenster für ihre Vorbeugung bieten", sagte er.

Forscher fanden heraus, dass die Vorhersage atrialer und ventrikulärer Tachyarrhythmien in 80-90 Prozent der Fälle richtig war. Sie konnten den Beginn der Arrhythmie vier bis acht Stunden vor dem Ereignis vorhersagen.

Diese Forschung ist Teil einer Zusammenarbeit zwischen der University of Pittsburgh und der Guidant Corporation, einem führenden Hersteller von implantierbaren Defibrillatoren.

"Sobald das Computersystem in interne Defibrillatoren integriert ist, stehen mehrere Optionen zur Verfügung", sagte Dr. Anderson. „Es könnte so programmiert werden, dass es der Arrhythmie vorbeugt, es kann den Patienten warnen, einen Arzt aufzusuchen, oder es könnte ein Medikament injizieren, um die Arrhythmie zu stoppen. Das System hat auch das Potenzial, Personen zu identifizieren, bei denen das Risiko eines plötzlichen Todes besteht.“

Weitere Forscher der University of Pittsburgh, die an diesem Projekt teilgenommen haben, sind: Benhur Aysin, M.S., ein Ph.D. Student der Elektrotechnik; G. Bard Ermentrout, Ph.D., Professor für Mathematik; Luis F. Chaparro, Ph.D., außerordentlicher Professor für Elektrotechnik; und Ilan Grave, Ph.D., Assistenzprofessor für Elektrotechnik.

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