Schweizer Technologie: KI erkennt Herzfehler
Das Inselspital und die Universität Bern haben ein KI-basiertes Tool entwickelt, das Anomalien der Herzkranzgefässe in Computertomographie-Bildern erkennt.
Das Wichtigste in Kürze
- Koronaranomalien können gefährlich sein, bleiben aber oft unentdeckt.
- Berner Forscher haben ein KI-Tool entwickelt, das Anomalien auf CT-Bildern erkennt.
- Medizintechnik steht im Mittelpunkt der Tage der Technik 2025.
Koronaranomalien sind seltene, angeborene Herzfehler, die oft vom ungeübten Auge übersehen werden, aber schwerwiegende gesundheitliche Folgen haben können. Insbesondere bei jungen, körperlich aktiven Menschen können sie plötzlichen Herztod oder Herzinfarkt verursachen. Bis zu 30 Prozent der unerwarteten Todesfälle junger Athletinnen und Athleten sind auf solche durch fehlabgehende Herzkranzgefässe zurückzuführen.
Eine verbesserte Diagnostik könnte daher lebensrettend sein. Ein Forschungsteam der Universität Bern unter der Leitung von Prof. Christoph Gräni und Dr. Isaac Shiri hat in Zusammenarbeit mit dem Universitätsspital Zürich nun ein KI-basiertes Tool entwickelt, das Koronaranomalien in Herz-CT-Aufnahmen erkennt und klassifiziert.
«Unserer Universitätsklinik für Kardiologie werden Patienten und Patientinnen aus der ganzen Welt zugewiesen. Uns stand deshalb eine grosse Menge an Daten von Herz-CT Bilder zur Verfügung, die wir für das Training des Algorithmus nutzen konnten», sagt Christoph Gräni. Insgesamt wurden 4128 Bilder von 2376 Patientinnen und Patienten analysiert. 335 von ihnen waren von einer Koronaranomalie betroffen.
Das entwickelte Tool nutzt einen zweistufigen Deep-Learning-Algorithmus zur Segmentierung und Klassifizierung. Im ersten Schritt, der Bildsegmentierung, werden die relevanten anatomischen Strukturen von den umgebenden Geweben getrennt, um eine klare Sicht auf die Koronararterien zu ermöglichen. Im zweiten Schritt, der Klassifizierung, werden Koronaranomalien erkannt und die Stelle bestimmt, an der das anomale Herzkranzgefäss aus der Aorta abgeht und wie es verläuft.
Digitaler Zwilling für Koronaranomalien
«Der KI-gestützte Algorithmus erkennt die Herzfehlbildungen direkt in den Bildern und bestimmt automatisch die Art der Anomalie», erklärt Gräni. Das Modell zeigt dabei eine überraschend hohe Präzision und konnte sogar Grenzfälle identifizieren, bei denen sich selbst Experten und Expertinnen uneinig waren. Diese hohe Genauigkeit unterstreicht das Potenzial des Tools, nahtlos in klinische Arbeitsabläufe integriert zu werden.
Weiter ermöglicht das Tool, grosse Bilddatensätze gezielt auf Koronaranomalien zu durchsuchen und deren Zusammenhang mit dem klinischen Ergebnis zu analysieren. «Die Analyse solch seltener Krankheiten ist in grossen retrospektiven und prospektiven Kohorten von Bildern manuell zu aufwändig, aber genau solche Studien sind für eine verbesserte Risikostratifizierung absolut essenziell», so Gräni.
Das Team um Gräni entwickelt nun einen digitalen Zwilling für Koronaranomalien. Der soll helfen, die Relevanz einer Koronaranomalie – etwa unter simulierten Sportbedingungen – zu beurteilen, um interventionelle Untersuchungen zu vermeiden und das Risiko besser einschätzen zu können. «Diese Technologie des digitalen Zwillings könnte auf andere seltene kardiovaskuläre Anomalien ausgeweitet werden und die kardiologische Diagnostik insgesamt transformieren», sagt Gräni abschliessend.
Tage der Technik: Future Health
Medizintechnik steht im Mittelpunkt der Tage der Technik, die unter dem Motto «Future Health» am 25. September in Dübendorf und am 30. September in Lausanne stattfinden. Fachleute aus Forschung und Unternehmen zeigen in ihren Vorträgen auf, wie die Schweizer Medtech-Szene mit neuen Hightech-basierten Ansätzen massgeblich dazu beiträgt, Gesundheit und Lebensqualität der Menschen weiter zu verbessern – von individualisierten Krebstherapien über Wearables und Gentherapien bis hin zu Prävention und Ernährung.
Die Tage der Technik werden gemeinsam vom Swiss Engineering, der Empa und der Schweizerischen Akademie der Technischen Wissenschaften SATW organisiert. Die Teilnahme ist kostenlos. Mehr Infos unter www.tage-der-technik.ch.
