Neue KI-Technologie für erweiterte Vorhersage von Herzinfarkten

Die Forscher entwickeln einen Herz-Fingerabdruck, um eine personalisierte Behandlung für Menschen mit hohem Risiko für tödlichen Herzinfarkt zu entwickeln

Mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) entwickelte Technologien könnte laut einer neuen, von der British Heart Foundation (BHF) finanzierten Studie Menschen identifizieren, bei denen ein hohes Risiko für einen tödlichen Herzinfarkt besteht und diesen bereits mindestens 5 Jahre vor Eintritt voraussagen. Die Ergebnisse wurden gerade auf dem ESC-Kongress in Paris vorgestellt und im “European Heart” Journal veröffentlicht.

An der Universität Oxford haben die Forscher einen neuen Biomarker oder Fingerabdruck entwickelt, der maschinelles Lernen nutzt und als Fat Radiomic Profile (FRP) bezeichnet wird. Der Fingerabdruck erkennt biologische rote Flaggen im Perivaskulärraum der Blutgefäße, welche das Herz mit Blut versorgen. Er identifiziert Entzündungen, Narben und Veränderungen an diesen Blutgefäßen, was alles auf einen zukünftigen Herzinfarkt hindeutet.

Wenn jemand mit Brustschmerzen ins Krankenhaus kommt, ist die Computertomographie des Herzens (CCTA) ein Standardbestandteil der Versorgung. Wenn keine signifikante Verengung der Arterie auftritt, die etwa in 75% der Aufnahmen vorkommt, werden die Patienten nach Hause geschickt. Es gibt keine von Ärzten routinemäßig angewandten Methoden, die alle roten Fahnen für einen zukünftigen Herzinfarkt erkennen können.

In dieser Studie verwendeten Prof. Charalambos Antoniades und sein Team zunächst Fettbiopsien von 167 Personen, die sich einer Herzoperation unterzogen. Sie analysierten die Expression von Genen, die mit Entzündung, Narbenbildung und Bildung neuer Blutgefäße verbunden sind. Daraufhin verglichen sie die CCTA-Scans, um die Merkmale zu ermitteln, die auf Veränderungen des perivaskulären Fettes hinweisen.

Anschließend verglich das Team die CCTA-Scans der 101 Personen, aus einem Pool von 5487 Personen, die innerhalb von 5 Jahren nach einer CCTA einen Herzinfarkt oder einen kardiovaskulären Tod erlitten hatten, mit Kontrollpersonen, bei denen dies nicht eintraf. Auf diese Weise wollten die Wissenschaftler erkennen, welche Veränderungen im Perivaskulärraum anzeigen, ob jemand einem höheren Risiko für einen Herzinfarkt ausgesetzt ist. Mithilfe von maschinellem Lernen entwickelten sie den FRP-Fingerabdruck, der das Risikoniveau erfasst. Je mehr Herzscans hinzugefügt werden, desto genauer werden die Vorhersagen und desto mehr Informationen werden zu „Kernwissen“.

Die Wissenschaftler testeten die Leistung dieses perivaskulären Fingerabdrucks bei 1575 Personen in der SCOT-HEART-Studie und zeigten, dass das FRP einen bemerkenswerten Wert bei der Vorhersage von Herzinfarkten aufweist, 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 ermöglicht, bei einer größeren Anzahl von Menschen einen Herzinfarkt zu vermeiden und plant, sie im nächsten Jahr auch für Angehörige der Gesundheitsberufe bereitzustellen, um sie neben CCTA-Scans in den nächsten 2 Jahren in die Routinepraxis des National Health Service aufzunehmen.

Antoniades sagte: “Nur weil ein Scan der Herzkranzgefäße zeigt, dass es keine Verengung gibt, bedeutet das nicht, dass jemand vor einem Herzinfarkt sicher ist. Indem wir die Kraft der KI nutzen, haben wir einen Fingerabdruck entwickelt, um schlechte Eigenschaften an den Arterien der Patienten zu erkennen. Dies bietet ein enormes Potenzial, um die ersten Anzeichen einer Krankheit zu erkennen und alle vorbeugenden Maßnahmen zu ergreifen, bevor ein Herzinfarkt auftritt. Wir sind der festen Überzeugung, dass diese Technologie im nächsten Jahr Leben retten kann.”

Professor Metin Avkiran, stellvertretender medizinischer Direktor der British Heart Foundation, sagte: “Alle 5 Minuten wird jemand aufgrund eines Herzinfarkts in ein britisches Krankenhaus eingeliefert. Diese Studie ist ein aussagekräftiges Beispiel dafür, wie innovativ der Einsatz der Technologie des maschinellen Lernens sein kann und sie revolutioniert, wie wir Menschen identifizieren können, bei denen ein Herzinfarktrisiko besteht, um dieses zu verhindern. Dies ist ein bedeutender Fortschritt. Der neue ‘Fingerabdruck’ extrahiert zusätzliche Informationen der zugrunde liegenden Biologie aus Scans, die routinemäßig zur Erkennung verengter Arterien verwendet werden. Eine solche auf KI basierende Technologie, mit der ein bevorstehender Herzinfarkt genauer vorhergesagt werden kann, könnte einen großen Fortschritt bei der personalisierten Versorgung von Patienten mit Verdacht auf eine Erkrankung der Herzkranzgefäße darstellen.” (sh)