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Medizin

Künstliche Intelligenz erkennt Pumpschwäche des Herzens im Smartwatch-EKG

Donnerstag, 12. Mai 2022

/DenPhoto, stock.adobe.com

Rochester – Das 1-Kanal-EKG, das der Hersteller Apple zur Früherkennung eines Vorhofflimmerns in seine Smartwatch integriert hat, kann mehr als nur einen unregelmäßigen Herzschlag erkennen. Auf der US-Tagung Heart Rhythm 2022 stellten Forscher eine Software vor, die mit erstaunlicher Sicherheit aus den Messungen der Anwendung eine linksventrikuläre Pumpstörung erkennt.

Die Diagnose eines Linksherzversagens wird heute in der Echokardiografie gestellt. Dort lässt sich die links­ventrikuläre Ejektionsfraktion exakt bestimmen, deren Abfall das Kennzeichen des Linksherzversagens ist.

Das Elektrokardiogramm (EKG) wird heute nicht mehr zu Rate gezogen. Dort sind unspezifische Zeichen zu erkennen, die eher auf die Ursache der Herzschwäche wie ein Linksherzvergrößerung oder einen Schenkel­block hinweisen.

Vor 3 Jahren konnte ein Team um Paul Friedman von der Mayo Clinic in Rochester/Minnesota in Nature Medi­cine (2019; DOI: 10.1038/s41591-018-0240-2) zeigen, dass eine künstliche Intelligenz in einem Standard-12-Kanal-EKG weitaus mehr erkennt als das geübte Auge des Kardiologen.

Das „Convolutional Neural Network“ erreichte nach einer Übungsphase eine AUROC („area under the receiver operating characteristic“) von 0,93 mit einer Sensitivität von 86,3 % und einer Spezifität von 85,7 %.

Mehr noch: Von den Patienten, die im Herzecho keine ventrikuläre Dysfunktion hatten, erkrankten viele in den Folgejahren daran, wenn die Künstliche Intelligenz Alarm geschlagen hatte (Hazard Ratio 4,1; 95 % Konfidenzintervall 3,3 bis 5,0).

Der 12-Kanal-EKG-Algorithmus wurde 2019 von der FDA als „Breakthrough Devices Program“ eingestuft, was eine beschleunigte Zulassung verspricht. Im Jahr 2020 folgte eine Notfallzulassung für den Einsatz bei COVID-19-Patienten.

Jetzt hat das Team eine Software entwickelt, die sich auf die kurzen Ausschnitte eines 1-Kanal-EKG stützt, die die Anwender einer Apple-Watch herstellen können, wenn sie das Gefühl haben, dass etwas mit ihrem Herzschlag nicht stimmt.

Die Diagnostik ist offiziell auf das Erkennen eines Vorhofflimmerns beschränkt. Die Kardiologen der Mayo Clinic baten 2.454 Patienten, die eine neuere Apple Watch besaßen, nach der Entlassung regelmäßig ein 1-Kanal-EKG aufzuzeichnen und über eine App an die Klinik zu schicken. Innerhalb eines Jahres kamen 125.610 EKG-Ausschnitte zusammen.

Darunter waren 421 Aufzeichnungen, die innerhalb eines Monats nach einem Herz­echo durchgeführt wurden. Itzhak Zachi Attia und Mitarbeiter ließen die künstliche Intelligenz die EKG-Aufnahmen analysieren.

Tatsächlich erkannte die Software 13 der 16 Fälle, in denen beim Herzecho eine linksventrikuläre Ejektions­fraktion von unter 40 % gemessen worden war. Attia ermittelt einen AUROC-Wert von 0,875 mit einer Sensi­tivität von 81,2 % und einer Spezifität von 81,3 %. Die Software fiel damit nur wenig hinter die Analyse des 12-Kanal-EKGs zurück.

Für eine sichere Diagnose (AUROC 1,0) reichen die Ergebnisse sicher nicht. Aber bei vielen Patienten mit Bluthochdruck, Diabetes, fortgeschrittenem Alter und Men­schen, die bestimmte Formen der Chemotherapie erhalten, könnte das „Tool“ eine Früherkennung ermöglichen, glaubt Friedman.

Die Patienten erhielten im Idealfall von der Apple-Watch (oder anderen gleichwer­tigen Wearables) eine Warnung, die sie zum Arztbesuch auffordern. Ein Kardiologe könnte dann den Verdacht abklären und eventuell frühzeitig eine Therapie einleiten. © rme/aerzteblatt.de

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