Augenscan kann das Risiko eines Herzinfarkts oder Schlaganfalls aufdecken

Eine einfache digitale Fotografie des Augenhintergrunds kann ein schwerwiegendes kardiovaskuläres Ereignis – wie etwa einen Herzinfarkt oder Schlaganfall –, das innerhalb des nächsten Jahrzehnts eintreten wird, mit einer Genauigkeit von 70 % vorhersagen. Dies geht aus einer Studie hervor, die von der British Heart Foundation und dem National Institute for Health and Care Research (NIHR) unterstützt wird.

Die Forscher sind davon überzeugt, dass routinemäßige Netzhautscans auch dazu genutzt werden könnten, die Herzgesundheit einer Person im Laufe der Zeit zu verfolgen, da sie auch einen Zusammenhang zwischen der Veränderung des Risiko-Scores über drei Jahre hinweg und der Wahrscheinlichkeit eines schwerwiegenden kardiovaskulären Ereignisses festgestellt haben.

Der Augenscan wird mithilfe künstlicher Intelligenz (KI) analysiert, wodurch in Sekundenbruchteilen eine personalisierte Risikoprognose erstellt wird.

Personen mit dem höchsten Risiko könnten an einen Hausarzt überwiesen werden, der ihnen Blutdruckmedikamente oder Statine zur Senkung des Cholesterinspiegels verschreiben könnte. Die Forscher hoffen, dass künftig jeder, der eine Augenuntersuchung vornimmt, eine Benachrichtigung über seine Herzerkrankung auf sein Smartphone erhält.

Dr. Ify Mordi, wissenschaftlicher Mitarbeiter der British Heart Foundation an der Universität Dundee und beratender Kardiologe, leitete die Studie, die in der Zeitschrift Cardiovascular Diabetology veröffentlicht wurde.

Er sagte:

Es mag überraschen, aber die Augen sind das Fenster zum Herzen.
Wenn die Blutgefäße im hinteren Teil des Auges beschädigt oder verengt sind, ist die Wahrscheinlichkeit groß, dass sich dies auch in den tiefer gelegenen Gefäßen, die das Herz versorgen, bemerkbar macht. Dies kann zu einem Herzinfarkt oder Schlaganfall führen.
Dieser schnelle Scan wird routinemäßig durchgeführt und dauert weniger als eine Minute. Neben Blutdruck- und Cholesterinuntersuchungen könnte er ein wichtiger Bestandteil eines Behandlungspakets sein, um Menschen zu identifizieren, denen eine Behandlung oder eine Änderung des Lebensstils von Nutzen sein könnte.

So funktioniert die Technologie

Forscher der Universität Dundee haben eine KI-Technologie zur Analyse digitaler Netzhautfotos entwickelt, die normalerweise Teil routinemäßiger Augenuntersuchungen sind.

Zunächst wurde die KI darauf trainiert, Warnsignale wie Verengungen, Blockaden und Läsionen von Blutgefäßen zu erkennen, die auf drohende Herzprobleme hinweisen könnten. Anschließend wurde ein „Black-Box“-Ansatz verwendet, der es der Technologie ermöglichte, mithilfe von Deep Machine Learning jedes Detail in den Bildern zu erkennen – von der Größe bis zur Lage der Blutgefäße.

Nach dem Training mit rund 4.200 Bildern wurde die Blackbox-KI getestet, um zu ermitteln, wie gut sie Menschen vorhersagen kann, die im nächsten Jahrzehnt einen Herzinfarkt oder Schlaganfall erleiden oder an einer Herz-Kreislauf-Erkrankung sterben werden. Das Team stellte fest, dass die KI 70 % dieser Fälle vorhersagte, als sie anhand von Augenscans von mehr als 1.200 Personen getestet wurde.

Einige Teilnehmer unterzogen sich drei Jahre nach dem ersten Scan einem erneuten Scan. Als die Forscher analysierten, wie sich die von der KI ermittelten Risikowerte zwischen den Scans veränderten, stellten sie fest, dass das Fünftel der Gruppe mit dem größten Anstieg des Wertes ein um 54 Prozent höheres Risiko für ein schweres kardiovaskuläres Ereignis hatte als der Rest.

Dieser Risikoanstieg von 54 % trat bei Personen auf, deren AI-Score sich über drei Jahre hinweg nur um 3 % erhöhte – beispielsweise, wenn das 10-Jahres-Risiko eines kardiovaskulären Ereignisses von 20 % auf 23 % anstieg.

Vergleich mit aktuellen Methoden

Das Team verglich die KI-Technologie außerdem mit der Risikovorhersage, die Menschen derzeit bei Routineuntersuchungen ihres Hausarztes erhalten – ihrem „kardiovaskulären Risiko“. Dabei handelt es sich um die prozentuale Wahrscheinlichkeit, innerhalb der nächsten zehn Jahre ein schweres Herzereignis zu erleiden, basierend auf Faktoren wie Alter, Geschlecht, Blutdruck, Cholesterinspiegel und Rauchen. Die Forscher stellten fest, dass die KI und die traditionelle Methode nahezu den gleichen Anteil an Menschen identifizierten, die einem Risiko für Herzinfarkt, Schlaganfall oder Tod durch Herz-Kreislauf-Erkrankungen ausgesetzt waren.

Durch die Kombination von klinischem Risiko, Netzhautscans und einem zusätzlichen genetischen Test stieg die Vorhersagegenauigkeit auf 73 %. Das bedeutet, dass sie zusammen potenziell drei zusätzliche Risikopersonen von 100 identifizieren könnten.

Die KI wurde an Diabetikern getestet, da diese im Rahmen des NHS routinemäßig Netzhautuntersuchungen durchführen lassen, um auf Augenkomplikationen zu prüfen. Die Forscher sind jedoch überzeugt, dass die Analyse der Blutgefäße im Auge zur Beurteilung des kardiovaskulären Risikos bei den meisten Menschen funktionieren sollte, nicht nur bei Diabetikern.

Abschluss

Die Studie war eine Zusammenarbeit zwischen klinischen Forschern, darunter Dr. Mordi und Dr. Alex Doney von der Universität Dundee, und den Informatikern, die die KI entwickelten, unter der Leitung von Professor Emanuele Trucco und Dr. Mohammad Sayed.

Professor Brian Williams, wissenschaftlicher und medizinischer Leiter der British Heart Foundation, sagte:

Je genauer wir das Risiko eines Menschen für einen Herzinfarkt oder Schlaganfall vorhersagen können, desto größer ist die Chance, diese zu verhindern.
Innovative Technologien wie die Nutzung von Netzhautscans in Kombination mit medizinischen Screenings könnten dazu beitragen, die Risikovorhersage zu verbessern. Dies ist wichtig, um das Ziel der British Heart Foundation zu erreichen, bis 2035 in Großbritannien 125.000 Herzinfarkte und Schlaganfälle zu verhindern.
Es bedarf jedoch weiterer Forschung, um die Zuverlässigkeit dieser Vorhersagegenauigkeit zu bestätigen und festzustellen, wie realistisch die Integration von Netzhautscans in die klinische Praxis ist.