KI-gestütztes Netzhaut-Screening kann Herz-Kreislauf-Erkrankungen und den Tod vorhersagen
Studie ebnet den Weg für einen präzisen nicht-invasiven Screening-Test
Eine KI-gestützte Bildgebung des Venen- und Arteriennetzes der Netzhaut kann Herz-Kreislauf-Erkrankungen und den Tod genau vorhersagen, ohne dass Bluttests oder Blutdruckmessungen erforderlich sind, so das Ergebnis einer online im British Journal of Ophthalmology veröffentlichten Studie .
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Damit ebnet sie den Weg für einen hochwirksamen, nicht-invasiven Screening-Test für Menschen mit mittlerem bis hohem Risiko für Kreislauferkrankungen, der nicht in einer Klinik durchgeführt werden muss, so die Forscher.
Kreislauferkrankungen wie Herz-Kreislauf-Erkrankungen, koronare Herzkrankheiten, Herzinsuffizienz und Schlaganfall sind weltweit eine der Hauptursachen für Krankheit und Tod und sind allein im Vereinigten Königreich für jeden vierten Todesfall verantwortlich.
Zwar gibt es verschiedene Risikokonzepte, doch sind diese nicht immer in der Lage, diejenigen genau zu identifizieren, die später an Kreislauferkrankungen erkranken oder daran sterben werden, so die Forscher.
Bereits veröffentlichte Forschungsergebnisse deuten darauf hin, dass die Breite der winzigen Venen und Arterien (Arteriolen und Venolen) der Netzhaut - dem Teil des Auges, der die visuellen Informationen empfängt und organisiert - einen genauen Frühindikator für eine Durchblutungsstörung darstellen könnte.
Es ist jedoch nicht klar, ob diese Erkenntnisse einheitlich und gleichermaßen für Männer und Frauen gelten.
Daher entwickelten die Forscher einen vollautomatischen Algorithmus mit künstlicher Intelligenz (KI) (QUantitative Analysis of Retinal vessels Topology and siZe, kurz QUARTZ), um Modelle zu entwickeln, die das Potenzial der Bildgebung der Netzhautgefäße und bekannter Risikofaktoren zur Vorhersage von Gefäßgesundheit und Tod bewerten.
Sie wendeten QUARTZ auf Netzhautbilder von 88 052 UK Biobank-Teilnehmern im Alter von 40 bis 69 Jahren an und untersuchten insbesondere die Breite, die Gefäßfläche und den Grad der Krümmung (Tortuosität) der Arteriolen und Venolen in der Netzhaut, um Vorhersagemodelle für Schlaganfall, Herzinfarkt und Tod durch Kreislauferkrankungen zu entwickeln.
Anschließend wendeten sie diese Modelle auf die Netzhautbilder von 7411 Teilnehmern der European Prospective Investigation into Cancer (EPIC)-Norfolk-Studie im Alter von 48-92 Jahren an.
Die Leistung von QUARTZ wurde mit den weit verbreiteten Framingham-Risikoscores verglichen, sowohl einzeln als auch gemeinsam.
Der Gesundheitszustand aller Teilnehmer wurde über einen Zeitraum von durchschnittlich 7 bis 9 Jahren verfolgt. In dieser Zeit gab es 327 Todesfälle durch Kreislauferkrankungen bei 64 144 Teilnehmern der UK Biobank (Durchschnittsalter 56) und 201 Todesfälle durch Kreislauferkrankungen bei 5862 Teilnehmern der EPIC-Norfolk-Studie (Durchschnittsalter 67).
Bei Männern erwiesen sich die arterioläre und venöse Breite, die Tortuosität und die Breitenvariation als wichtige Prädiktoren für den Tod durch eine Kreislauferkrankung. Bei Frauen trugen die arterioläre und venuläre Fläche und Breite sowie die venuläre Tortuosität und Breitenvariation zur Risikovorhersage bei.
Der prädiktive Einfluss der retinalen Gefäße auf den Tod durch Kreislauferkrankungen stand in Wechselwirkung mit Rauchen, Medikamenten zur Behandlung von Bluthochdruck und einem früheren Herzinfarkt.
Insgesamt erfassten diese Vorhersagemodelle, die auf Alter, Rauchen, Krankengeschichte und Netzhautgefäßen basieren, zwischen der Hälfte und zwei Dritteln der Todesfälle durch Kreislauferkrankungen bei den am meisten gefährdeten Personen.
Die Modelle für die Netzhautvaskulatur erfassten etwa 5 % mehr Fälle von Schlaganfall bei Männern der UK Biobank und 8 % mehr Fälle bei Frauen der UK Biobank sowie 3 % mehr Fälle bei den EPIC-Norfolk-Männern mit dem höchsten Risiko, aber fast 2 % weniger Fälle bei den EPIC-Norfolk-Frauen. Und die Framingham-Risiko-Scores erfassten mehr Fälle von Herzinfarkt bei den am meisten gefährdeten Personen.
Die Hinzufügung der Netzhautgefäße zu den Framingham-Risikoscores bewirkte nur geringfügige Veränderungen bei der Vorhersage von Schlaganfall oder Herzinfarkt. Eine einfachere, nicht-invasive Risikobewertung auf der Grundlage von Alter, Geschlecht, Rauchen, Krankengeschichte und Netzhautgefäßen schnitt jedoch genauso gut ab wie die Framingham-Risikobewertungen, und zwar ohne Bluttests oder Blutdruckmessungen, so die Forscher.
Sie räumen ein, dass beide Gruppen von Studienteilnehmern einen gesünderen Lebensstil haben als andere geografisch ähnliche Menschen mittleren Alters, zu denen noch hinzukommt, dass die meisten von ihnen weiß sind. Es handelt sich jedoch um die größte bevölkerungsbasierte Studie über die Netzhautgefäße, und die Vorhersagemodelle wurden an einer großen Anzahl von Personen extern validiert, erklären sie.
Die Bildgebung der Netzhaut ist im Vereinigten Königreich und in den USA bereits gängige Praxis, betonen die Forscher, die zu dem Schluss kommen: "Die KI-gestützte Risikovorhersage für die Vaskulometrie ist vollautomatisch, kostengünstig, nicht invasiv und hat das Potenzial, einen größeren Anteil der Bevölkerung in der Gemeinde zu erreichen, da sie in den Geschäften verfügbar ist und keine Blutentnahme oder [Blutdruckmessung] erforderlich ist".
Sie fahren fort: "[Die Netzhautgefäße] sind ein mikrovaskulärer Marker und bieten daher eine bessere Vorhersage für kreislaufbedingte Sterblichkeit und Schlaganfall im Vergleich zu [Herzinfarkt], der eher makrovaskulär ist, außer vielleicht bei Frauen."
"In der Allgemeinbevölkerung könnte er als berührungslose Form eines systemischen vaskulären Gesundheitschecks verwendet werden, um Personen mit einem mittelhohen Risiko für Kreislaufsterblichkeit für eine weitere klinische Risikobewertung und geeignete Intervention auszuwählen."
Im Vereinigten Königreich könnte der Test beispielsweise in den NHS-Gesundheitscheck für Menschen zwischen 41 und 74 Jahren aufgenommen werden.
In einem verlinkten Leitartikel erklären Dr. Ify Mordi und Emanuele Trucco von der University of Dundee, Schottland, dass die Verwendung von Veränderungen der Netzhautgefäße zur Ermittlung des kardiovaskulären Gesamtrisikos "sicherlich attraktiv und intuitiv" ist, aber noch nicht in die klinische Routinepraxis aufgenommen wurde.
"Ein solches Netzhaut-Screening würde vermutlich eine erhebliche Aufstockung der
Anzahl von Augenärzten oder anderweitig geschulten Gutachtern erfordern", schlagen sie vor, und sie fragen, welches Fachgebiet die Verantwortung für die präventive Behandlung und die zusätzliche Arbeitsbelastung übernehmen würde: Augenärzte, Kardiologen oder Allgemeinmediziner?
"Jetzt müssen Augenärzte, Kardiologen, Hausärzte und Informatiker zusammenarbeiten, um Studien zu konzipieren, in denen ermittelt wird, ob die Nutzung dieser Informationen die klinischen Ergebnisse verbessert, und, falls ja, mit Regulierungsbehörden, wissenschaftlichen Gesellschaften und Gesundheitssystemen zusammenarbeiten, um die klinischen Arbeitsabläufe zu optimieren und die praktische Umsetzung in der Routinepraxis zu ermöglichen", so die Autoren.
Hinweis: Dieser Artikel wurde mit einem Computersystem ohne menschlichen Eingriff übersetzt. LUMITOS bietet diese automatischen Übersetzungen an, um eine größere Bandbreite an aktuellen Nachrichten zu präsentieren. Da dieser Artikel mit automatischer Übersetzung übersetzt wurde, ist es möglich, dass er Fehler im Vokabular, in der Syntax oder in der Grammatik enthält. Den ursprünglichen Artikel in Englisch finden Sie hier.
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