Neue KI-Technologie zur erweiterten Herzinfarktvorhersage

04. September 2019 Lisa Jones

Kategorie: Forschung

Laut einer neuen, von uns finanzierten Studie kann eine mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) entwickelte Technologie Menschen mit einem hohen Risiko für einen tödlichen Herzinfarkt mindestens fünf Jahre vor dem Ausbruch identifizieren. Die Ergebnisse werden auf dem Kongress der European Society of Cardiology (ESC) in Paris vorgestellt und im European Heart Journal veröffentlicht.

Forscher der Universität Oxford haben mithilfe maschinellen Lernens einen neuen Biomarker oder „Fingerabdruck“ namens Fat Radiomic Profile (FRP) entwickelt. Das FRP erkennt biologische Warnsignale im Raum, der die Blutgefäße auskleidet, die das Herz mit Blut versorgen. Es erkennt Entzündungen, Narbenbildung und Veränderungen dieser Blutgefäße, die allesamt Hinweise auf einen zukünftigen Herzinfarkt sind.

Wenn jemand mit Brustschmerzen ins Krankenhaus geht, ist die Durchführung einer Koronar-CT-Angiographie (CCTA) ein Standardbestandteil der Behandlung. Hierbei handelt es sich um einen Scan der Koronararterien, um nach verengten oder verstopften Segmenten zu suchen. Kommt es nicht zu einer deutlichen Verengung der Arterie, was bei rund 75 Prozent der Untersuchungen der Fall ist, werden die Menschen zwar nach Hause geschickt, dennoch erleiden einige von ihnen irgendwann in der Zukunft einen Herzinfarkt. Es gibt keine routinemäßig von Ärzten angewandten Methoden, mit denen alle zugrunde liegenden Warnsignale für einen zukünftigen Herzinfarkt erkannt werden können.

In dieser Studie verwendeten Professor Charalambos Antoniades und sein Team zunächst Fettbiopsien von 167 Menschen, die sich einer Herzoperation unterzogen. Sie analysierten die Expression von Genen, die mit Entzündungen, Narbenbildung und der Bildung neuer Blutgefäße verbunden sind, und glichen diese mit den CCTA-Scanbildern ab, um zu bestimmen, welche Merkmale am besten auf Veränderungen im Fett um die Herzgefäße, dem sogenannten perivaskulären Fett, hinweisen.

Als nächstes verglich das Team die CCTA-Scans der 101 Personen aus einem Pool von 5487 Personen, die innerhalb von 5 Jahren nach der CCTA einen Herzinfarkt oder einen kardiovaskulären Tod erlitten, mit entsprechenden Kontrollpersonen, bei denen dies nicht der Fall war, um die Veränderungen zu verstehen B. im perivaskulären Raum, was darauf hindeutet, dass bei jemandem ein höheres Risiko für einen Herzinfarkt besteht. Mithilfe maschinellen Lernens entwickelten sie den FRP-Fingerabdruck, der den Grad des Risikos erfasst. Je mehr Herzscans hinzugefügt werden, desto genauer werden die Vorhersagen und desto mehr Informationen werden zum „Kernwissen“.

Sie testeten die Leistung dieses perivaskulären Fingerabdrucks an 1.575 Personen in der SCOT-HEART-Studie und zeigten, dass der FRP einen bemerkenswerten Wert bei der Vorhersage von Herzinfarkten hatte, der über dem liegt, was mit allen derzeit in der klinischen Praxis verwendeten Instrumenten erreicht werden kann.

Das Team hofft, dass diese leistungsstarke Technologie es einer größeren Zahl von Menschen ermöglichen wird, einen Herzinfarkt zu vermeiden, und plant, sie im nächsten Jahr für medizinisches Fachpersonal bereitzustellen, in der Hoffnung, dass sie neben CCTA-Scans in die routinemäßige NHS-Praxis integriert wird in den nächsten 2 Jahren.

Professor Charalambos Antoniades, Professor für Herz-Kreislauf-Medizin und BHF Senior Clinical Fellow an der Universität Oxford, sagte:

„Nur weil jemand bei der Untersuchung seiner Koronararterie zeigt, dass keine Verengung vorliegt, heißt das nicht, dass er vor einem Herzinfarkt sicher ist.“ Mithilfe der Macht der KI haben wir einen Fingerabdruck entwickelt, um „schlechte“ Merkmale rund um die Arterien von Menschen zu finden. Dies hat ein großes Potenzial, die frühen Anzeichen einer Krankheit zu erkennen und alle vorbeugenden Maßnahmen zu ergreifen, bevor es zu einem Herzinfarkt kommt, was letztendlich Leben retten kann.

„Wir sind fest davon überzeugt, dass diese Technologie im nächsten Jahr Leben retten könnte.“

Professor Metin Avkiran, unser stellvertretender medizinischer Direktor, sagte:

„Alle 5 Minuten wird jemand wegen eines Herzinfarkts in ein britisches Krankenhaus eingeliefert. Diese Forschung ist ein eindrucksvolles Beispiel dafür, wie der innovative Einsatz maschineller Lerntechnologie das Potenzial hat, die Art und Weise zu revolutionieren, wie wir Menschen identifizieren, bei denen das Risiko eines Herzinfarkts besteht, und ihnen vorbeugen.“ vom Geschehen ab.

„Das ist ein bedeutender Fortschritt. Der neue „Fingerabdruck“ extrahiert zusätzliche Informationen über die zugrunde liegende Biologie aus Scans, die routinemäßig zur Erkennung verengter Arterien verwendet werden. Eine solche KI-basierte Technologie zur präziseren Vorhersage eines bevorstehenden Herzinfarkts könnte einen großen Fortschritt in der personalisierten Versorgung darstellen für Menschen mit Verdacht auf eine koronare Herzkrankheit.“

Erfahren Sie mehr über unsere KI-Forschung