„Alexa, überwache mein Herz“ – Erstes Kreislauf-Überwachungssystem für Smart Speaker vorgestellt

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Intelligente Lautsprechersysteme als Lebensretter

Herzerkrankungen sind mit Abstand die häufigste Todesursache weltweit. Bei einem Herzinfarkt oder einem Herzstillstand ist vor allem entscheidend, wie schnell die Betroffenen professionelle Hilfe bekommen, damit bleibende Schäden und vor allem der Tod verhindert werden kann. Amerikanische Entwicklerinnen und Entwickler haben nun ein KI-System für intelligente Lautsprecher wie Google Home und Amazon Alexa vorgestellt, das akutes Herzversagen anhand der Geräusche erkennen soll und automatisch einen Krankenwagen ruft.


Forschende der University of Washington haben eine künstliche Intelligenz entwickelt, die einen Herzinfarkt bei Menschen ohne jede Berührung oder ohne angebrachte Sensoren erkennt. Alles was zur Erkennung benötigt wird, ist ein intelligenter Lautsprecher wie er beispielsweise von Google oder Amazon angeboten wird. Anhand markanter Geräusche, die Betroffene bei einem Herzanfall von sich geben, soll die KI erkennen, ob ein akuter Notfall vorliegt. Das Überwachungssystem ruft dann selbstständig einen Rettungsdienst zur Hilfe. Die Forschenden stellte ihre Ergebnisse kürzlich in dem Fachjournal „npj Digital Medicine“ vor.

Durch eine neue KI können Alexa, Google home und CO. anhand der Atmung erkennen, ob ein kardiovaskulärer Notfall vorliegt. (Bild; lassedesignen/fotolia.com)

OK Google: Untersuche mein Herz!

Wie können intelligente Lautsprecher einen Herzanfall erkennen? Wie das Forschungsteam berichtet, geben Menschen, die einen Herzanfall erleiden, häufig markante Laute von sich. Diese sogenannte agonale Atmung oder Schnappatmung ist der Studie zufolge eindeutig von der normalen Atmung zu unterscheiden und kann über eine künstliche Intelligenz erkannt werden. Dies ist insbesondere dann von Bedeutung, wenn die Betroffenen einen Anfall im Schlaf erleiden oder wenn sie allein in der Wohnung sind. Ein abgesendeter Notruf könne in solchen Fällen die Überlebenschancen verdoppeln bis verdreifachen.

Schnappatmung erhöht die Überlebenschancen

Die agonale Atmung tritt laut dem Forschungsteam bei rund 50 Prozent der Menschen auf, die einen akuten Herzanfall erleben. „Diese Art der Atmung tritt auf, wenn ein Patient einen wirklich niedrigen Sauerstoffgehalt erfährt“, erklärt Dr. Jacob Sunshine, einer der Autoren der Studie. Geprägt sei die agonale Atmung von einem keuchenden Geräusch, dass sich gut als Audio-Biomarker für Herzstillstände eigne. Gleichzeitig ist das Auftreten der Schnappatmung mit einer größeren Überlebenschance verbunden, gegenüber den Betroffenen, die bei einem Kreislaufstillstand mit einer Apnoe (Atemstillstand) reagieren.

KI wurde mit Hilfe von Notrufen entwickelt

Die Forschenden verwendeten echte Aufnahmen von Notrufen, um die KI zu trainieren. Dabei erkannte das System 97 Prozent aller vorliegenden Schnappatmungen aus einer Distanz von bis zu sechs Metern. „Viele Menschen haben intelligente Lautsprecher zu Hause, und diese Geräte haben erstaunliche Fähigkeiten, die wir nutzen können“, betont Co-Autor der Studie Professor Shyam Gollakota. Die KI könne kontinuierlich und passiv die Herzgesundheit einer Person überwachen, ohne diese zu berühren. Wenn das Gerät eine agonale Atmung erkennt, informiert der Lautsprecher die Betroffenen darüber, dass nun ein Notarzt gerufen wird. Die Benutzerin oder der Benutzer hat dann im unwahrscheinlichen Falle eines falschen Alarms ein kurzes Zeitfenster, um den Notruf abzubrechen.

Auf Störgeräusche geprüft

Besonderen Wert legten die Forschenden darauf, dass Störgeräusche keine Verfälschungen in der Erkennung verursachen. „Wir haben verschiedene störende Geräusche bei unseren Tests hinzugefügt, wie beispieslweise Katzen- und Hundegeräusche, Autohupen, Klimaanlagen und andere Dinge, die man normalerweise in einem Heim hören könnte“, ergänzt Erstautor Dr. Justin Chan.

Falsch-Positiv-Rate konnte auf 0 Prozent gesenkt werden

Bei den ersten Tests mit Audioaufnahmen erkannte die KI in 0,22 Prozent der Fälle fälschlicherweise eine Schnappatmung, obwohl keine vorlag. Das Team führte deshalb eine Sicherheitserkennung ein, die in Abstand von zehn Sekunden erneut überprüft, ob eine agonale Atmung vorliegt. Hierdurch konnte die Falsch-Positiv Rate auf null Prozent gesenkt werden. Laut den Forschenden sei die KI nicht nur für intelligente Lautsprechersysteme, sondern auch für Smartphones geeignet und wurde bereits auf einen Iphone 5s und einem Samsung Galaxy S4 getestet. Derzeit wird das Konzept bei Notrufen im Großraum Seattle auf die Eignung für die breite Bevölkerung überprüft. (vb)

Autor:
Diplom-Redakteur (FH) Volker Blasek
Quellen:
  • Contactless cardiac arrest detection using smart devices
  • ‘Alexa, monitor my heart’: Researchers develop first contactless cardiac arrest AI system for smart speakers