Herzinsuffizienz erkennen – Die Apple Watch hilft

Ein 1-Kanal-EKG einer Apple Watch, das von einem an der Mayo Clinic entwickelten Algorithmus mit künstlicher Intelligenz (KI) interpretiert wird, identifiziert effektiv Patienten mit einer Herzinsuffizienz.

Was ist eine Herzinsuffizienz?

Die Herzschwäche wird auch als Herzinsuffizienz bezeichnet. Das Herz ist nicht mehr in der Lage, den Körper ausreichend mit Blut und deshalb auch mit lebenswichtigem Sauerstoff zu versorgen. Dies führt zu typischen Symptomen wie Luftnot bei Belastung oder auch stark geschwollenen Beinen. Diese Symptome werden durch anormale Flüssigkeitsansammlung erzeugt.

Quelle: medtronic.com

Über die Studie

Die Patienten wurden per E-Mail in eine dezentralisierte, prospektive Studie eingeladen. Diese luden dann eine App herunter, welche die EKGs der Uhr im Hintergrund übertrug. Die hohe Beteiligung an der Studie zeigt, dass es möglich ist, ein skalierbares Instrument zu entwickeln, mit dem Herzpatienten unabhängig von ihrem Aufenthaltsort auf diesen Zustand hin untersucht und überwacht werden können. Die Zusammenfassung der Studie wurde auf der Konferenz der Heart Rhythm Society am Sonntag, dem 1. Mai, als bahnbrechende Forschungsarbeit vorgestellt.

Eine linksventrikuläre Dysfunktion – eine schwache Herzpumpe – betrifft weltweit 2 bis 3 % der Menschen und bis zu 9 % der über 60-Jährigen. Sie kann keine Symptome haben oder mit Kurzatmigkeit, Beinschwellungen oder Herzrasen einhergehen. Wichtig ist, dass es, sobald wir wissen, dass eine schwache Herzpumpe vorliegt, viele lebensrettende und symptomvermeidende Behandlungsmöglichkeiten gibt. Es ist absolut bemerkenswert, dass die KI ein EKG-Signal einer Armbanduhr in einen Detektor für diesen Zustand verwandelt, für den normalerweise ein teurer, anspruchsvoller bildgebender Test wie ein Echokardiogramm, ein CT-Scan oder ein MRT erforderlich wäre.

sagt Dr. Paul Friedman, Vorsitzender der Abteilung für kardiovaskuläre Medizin an der Mayo Clinic in Rochester.

Ein Standard-EKG verwendet 12 Elektrodenleitungen, die strategisch auf Brust, Armen und Beinen einer Person platziert sind und zur Auswertung der elektrischen Signale des Herzens verwendet werden. Um die EKG-Signale sinnvoll zu interpretieren, die vom 1-Kanal-EKG einer Apple Watch erzeugt wurden, modifizierten die Forscher einen etablierten 12-Kanal-Algorithmus.  Frühere Forschungsarbeiten der Mayo Clinic haben gezeigt, dass ein 12-Kanal-EKG und der KI-Algorithmus eine schwache Herzpumpe erkennen können und dass diese Informationen für Kliniker in der Praxis nützlich sind. Der 12-Kanal-EKG-Algorithmus erhielt von der Food and Drug Administration 2019 den Status eines bahnbrechenden Geräts und 2020 die Notfallzulassung für COVID-19.

Wie funktioniert das Ganze?

Um den 12-Kanal-Algorithmus so anzupassen, dass er mit einem 1-Kanal-EKG funktioniert, entwickelte Itzhak Zachi Attia, Ph.D., der leitende KI-Wissenschaftler in der Abteilung für kardiovaskuläre Medizin an der Mayo Clinic, eine Anpassungstechnik, die die 1-Kanal-Messwerte in für den Algorithmus verständliche Signale übersetzt. Dr. Attia ist Co-Direktor für künstliche Intelligenz in der Abteilung für kardiovaskuläre Medizin.

Daten von 125.610 EKGs

Die Teilnehmer haben während des sechsmonatigen Studienzeitraums 125.610 EKGs aus 46 Staaten und 11 Ländern übermittelt. Die App wurde im Durchschnitt etwa zweimal pro Monat genutzt. Die Beteiligung war insgesamt hoch, da 92 % die App mehr als einmal nutzten. Jeder Patient zeichnete viele EKGs auf, und die Forscher wählten die saubersten Messwerte aus.

Bei etwa 420 Patienten wurde innerhalb von 30 Tagen nach einem klinisch angeordneten Echokardiogramm oder einer Ultraschalluntersuchung des Herzens, einem Standardtest zur Messung der Pumpleistung, ein Uhr-EKG aufgezeichnet. Wir haben diese Daten genutzt, um zu sehen, ob wir mit der KI-Analyse des Überwachungs-EKGs eine schwache Herzpumpe erkennen können. Unsere Daten sind zwar noch sehr früh, aber der Test hatte eine Fläche unter der Kurve von 0,88, d. h. er ist genauso gut oder etwas besser als ein medizinischer Laufbandtest. Die KI-Analyse des Uhr-EKGs ist ein leistungsfähiger Test zur Erkennung einer schwachen Herzpumpe.

sagt Dr. Attia.

Die Mayo Clinic App

Die Forscher arbeiteten mit dem Center for Digital Health der Mayo Clinic zusammen, um die Smartphone-App zu entwickeln, mit der die Studienteilnehmer EKGs mit einer Ableitung von ihrer Apple Watch senden konnten.

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‎Mayo Clinic ECG Study

Entwickler: Mayo Clinic Health Solutions

Preis: Kostenlos

Insgesamt nahmen 2.454 Patienten der Mayo Clinic mit einem iPhone, der Mayo Clinic App und einer Apple Watch der Serie 4 oder neuer an der Studie teil. Die App übermittelte alle früheren EKGs der Uhr und zusätzliche EKGs, die von den Patienten aufgezeichnet wurden, verschlüsselt an eine sichere Datenplattform der Mayo Clinic. Dort wurden sie ausgewertet.

Die laufende KI-Forschung in der Kardiologie ist Teil des Engagements von Mayo, die digitale Transformation im Gesundheitswesen voranzutreiben. Fortgeschrittene Diagnosen, für die früher eine Reise in eine Klinik erforderlich war, können, wie diese Apple-Watch-EKG-Studie zeigt, vom Handgelenk eines Patienten aus durchgeführt werden, unabhängig davon, ob er in Brasilien oder Baton Rouge lebt. Der App-basierte Zugang zu einem medizinischen Zentrum kann dazu beitragen, gesundheitliche Ungleichheiten zu beseitigen, indem mehr Menschen in Echtzeit Zugang zu hochentwickelten Diagnosen erhalten.

sagt Bradley Leibovich, M.D., medizinischer Leiter des Center for Digital Health der Mayo Clinic.

Dieser Test ist der erste Schritt, da er zeigt, dass wir medizinisch nützliche Informationen von einer Ein-Kanal-Uhr erhalten können. Zu unseren nächsten Schritten gehören globale prospektive Studien, um dies in verschiedenen Bevölkerungsgruppen zu testen und den medizinischen Nutzen nachzuweisen. So sieht der Wandel in der Medizin aus: eine kostengünstige Diagnose von schweren Krankheiten vom Sofa aus.

sagt Dr. Friedman.

Über die Mayo Clinic

Die Mayo Clinic ist eine gemeinnützige Organisation, die sich der Innovation in der klinischen Praxis, Bildung und Forschung verschrieben hat und jedem, der Heilung benötigt, Mitgefühl, Fachwissen und Antworten bietet. Besuchen Sie das Mayo Clinic News Network für weitere Neuigkeiten der Mayo Clinic.

Diese Studie wurde von der Mayo Clinic finanziert. Apple hat keine technische oder finanzielle Unterstützung geleistet. Dr. Attia und Dr. Friedman sind zusammen mit anderen Miterfinder des Algorithmus für niedrige Auswurffraktion, der an Anumana lizenziert wurde, und könnten von dessen Vermarktung profitieren.

Quelle: Mayo Clinic

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