Cardiomatics - AI to cardiac diagnostic and treatment.

Ein Interview mit Prof. Michael Kühne und Prof. Christine Meyer-Zürn – Die Leiter der SWISS-AF-Burden-Studie der Universität Basel.

Am Universitätsklinikum Basel läuft die SWISS-AF-Burden-Studie, in der der Einfluss der Belastung durch Vorhofflimmern auf Ereignisse wie Schlaganfall, Herzinsuffizienz und Demenz untersucht wird. Ein breiteres Wissen über Patientinnen und Patienten mit Vorhofflimmern könnte in Zukunft dazu beitragen, die medizinische Behandlung auf die individuellen Merkmale jedes Patienten abzustimmen. Um den Forschungsprozess zu optimieren, lud das Universitätsklinikum Basel Cardiomatics zur Zusammenarbeit ein.

Vorhofflimmern ist als neue „Epidemie“ in der Kardiologie bekannt geworden. Woran liegt das?

Vorhofflimmern (VHF) ist die häufigste anhaltende Herzrhythmusstörung in der klinischen Praxis und seine Prävalenz nimmt dramatisch zu. Im Alter von 45 Jahren liegt das lebenslange Risiko, Vorhofflimmern zu entwickeln, bei über 20 % und steigt auf 38 %, wenn mindestens ein kardiovaskulärer Risikofaktor vorhanden ist.

Was kann eine so schnelle Zunahme des Auftretens von Vorhofflimmern erklären?

CMZ: Die rasante Zunahme von VHF ist auf das fortgeschrittene Alter der Menschen in den Industrienationen und die zunehmende Prävalenz von kardiovaskulären Risikofaktoren wie Bluthochdruck, Diabetes und Fettleibigkeit zurückzuführen.

Was macht Vorhofflimmern zu einer so gefährlichen Erkrankung?

CMZ: Vorhofflimmern ist stark mit dem Risiko unerwünschter kardiovaskulärer Ereignisse wie Schlaganfall, Herzinsuffizienz und Tod sowie mit kognitiven Dysfunktionen und einer eingeschränkten Lebensqualität verbunden.

Herr Prof. Michael Kühne, Sie beschäftigen sich seit 20 Jahren beruflich mit der Behandlung von Vorhofflimmern. Wie hat sich der Behandlungsansatz für diese Erkrankung verändert? Wie hat sich die Diagnose von Vorhofflimmern in dieser Zeit verändert?

MK: In den letzten 20 Jahren haben wir viel über die besten medizinischen und interventionellen Ansätze zur Behandlung von Vorhofflimmern gelernt. Die Einführung von nicht Vitamin-K-abhängigen oralen Antikoagulanzien (NOAK) hat dazu beigetragen, die Einschränkungen der traditionellen Antikoagulation durch Vitamin-K-Antagonisten (z. B. ein enges therapeutisches Intervall, das häufige Überwachung und Dosisanpassungen erfordert) zu überwinden; NOAK sind mindestens so wirksam wie Vitamin-K-Antagonisten zur Schlaganfallprävention, aber sicherer in Bezug auf Blutungen. Im Hinblick auf die VHF-Ablation haben sich die Erfolgschancen der Pulmonalvenenisolation deutlich verbessert, bei gleichzeitig sinkenden Komplikationsraten. Darüber hinaus wurde ein integrierter VHF-Behandlungsansatz mit Fokus auf Komorbiditäten eingeführt. In den letzten Jahren haben immer mehr Patienten ihr Smartphone, ihre Smartwatch oder andere tragbare Geräte zum Screening von Vorhofflimmern verwendet.

Worauf genau basiert derzeit die Behandlung von Vorhofflimmern? Hat sie sich durch die Veröffentlichung der neuesten Leitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie geändert?

CMZ: Die Behandlung von VHF basiert auf Kontrollstrategien für Herzfrequenz und Herzrhythmus. Gemäß den neuesten Leitlinien der Europäischen Gesellschaft für Kardiologie, die im Sommer 2020 veröffentlicht wurden, sollte die Behandlung von VHF-Patienten auf dem ganzheitlichen Behandlungspfad „Atrial fibrillation Better Care“ (ABC) basieren, der eine integrierte Versorgung von VHF-Patienten über alle Ebenen des Gesundheitssystems hinweg bietet. In diesem Pfad steht „A“ für Antikoagulation/Schlaganfallvermeidung, „B“ für besseres Symptommanagement und „C“ für eine Optimierung von kardiovaskulären Zuständen und Komorbiditäten. 2020 war auch aufgrund der Veröffentlichung der Studie EAST-AFNET 4 ein wichtiges Jahr für die Behandlung von Vorhofflimmern – sie zeigte, dass eine frühzeitige Behandlung von Vorhofflimmern mit besseren Ergebnissen verbunden ist.  

Den aktuellen Leitlinien zufolge verpflichtet die Diagnose Vorhofflimmern den Arzt dazu, das Risiko einer Thromboembolie abzuschätzen und gegebenenfalls eine Antikoagulationstherapie einzuleiten. Wie beurteilen Sie die Anwendung der aktuellen Leitlinien durch die Ärzte?

MK: Der CHA2DS2-VASc-Score (ein Punktesystem) ist ein einfaches Instrument, das von Ärzten routinemäßig angewendet wird und eine klare Empfehlung für oder gegen eine orale Antikoagulationstherapie bereitstellt. Ärzte sollten jedoch darauf achten, NOAK nicht in reduzierter Dosis anzuwenden, solange dies nicht eindeutig angezeigt ist. In Zukunft hoffen wir, das Schlaganfallrisiko mithilfe kombinierter Scores (z. B. unter Einbeziehung von VHF-Last und Biomarkern) viel besser vorhersagen zu können, um die Therapie weiter zu personalisieren.

Vor welchen Fragen stehen die Forschenden im Kontext des Projekts der Swiss-AF-Burden-Studie?

CMZ: Um Gesundheitsressourcen angemessen zuzuweisen, ist ein besseres Verständnis der VHF-Belastung und ihres Einflusses auf die Ergebnisse dringend erforderlich. Im Projekt der Swiss-AF-Burden-Studie wollen wir unser Wissen über den Zusammenhang zwischen der VHF-Belastung, definiert als Prozentsatz der Zeit des Auftretens von VHF, und seinen gesundheitlichen Folgen, die hauptsächlich in Schlaganfall/systemischer Embolie und kognitiven Dysfunktionen bestehen, erweitern.

Nach welcher Methodik wird die Studie durchgeführt?

MK: Patienten aus der vom SNSF finanzierten Swiss-AF-Kohortenstudie, einer multizentrischen Beobachtungsstudie mit 2 415 Patienten an 14 Standorten in der ganzen Schweiz, werden in die Swiss-AF Burden-Studie aufgenommen, wenn sie an paroxysmalem oder persistierendem Vorhofflimmern leiden. Bei diesen Patienten muss die VHF-Belastung zweimal im Abstand von 1 Jahr gemessen und mit den resultierenden Ereignissen korreliert werden. Darüber hinaus werden Informationen zur Herzstruktur und Herzfunktion mithilfe eines MRT des Herzens erhoben. Einer Untergruppe von Patienten wurde ein Loop-Recorder implantiert, um die VHF-Belastung während der gesamten Studie kontinuierlich zu messen.

Warum haben Sie sich entschieden, das KI-basierte Instrument von Cardiomatics für die EKG-Signalanalyse zu verwenden? Wie wirkt sich das auf die Arbeit Ihres Teams aus?

CMZ: Innerhalb von Swiss-AF Burden messen wir anhand eines standardmäßigen 7-Tage-Langzeit-EKGs manuell die VHF-Belastung. Das medizinische Bewertungssystem, das wir dafür verwenden, gewährleistet qualitativ hochwertige und verlässliche Ergebnisse auf der Grundlage präziser Algorithmen. Dies hilft uns dabei, unsere Ergebnisse unabhängig zu validieren, insbesondere bei Patienten mit mehreren VHF-Episoden und verrauschten Aufzeichnungen, bei denen die manuelle Abschätzung der VHF-Belastung eine Herausforderung darstellen kann.

Wie verändert das Ihren Arbeitsalltag in Bezug auf die Arbeit mit den cloudbasierten digitalen KI-Analysen von Cardiomatics?

MK: Die webbasierte Plattform ist sehr einfach und benutzerfreundlich. Nach dem Hochladen des Rohsignals des EKGs erhalten wir innerhalb weniger Stunden Zugriff auf einen detaillierten Bericht. Im klinischen Alltag kann das – im Vergleich zur aufwändigen Analyse von Langzeit-EKG-Aufnahmen mithilfe herkömmlicher Software für Langzeit-EKGs – eine enorme Zeitersparnis bedeuten.

Können Sie uns auf der Grundlage der gesammelten Daten bereits einige vorläufige Ergebnisse mitteilen?

CMZ: Gegenwärtig nehmen wir immer noch Patienten in die Studie auf und arbeiten intensiv an den EKG-Signalen. Wir sind davon überzeugt, schon bald erste Ergebnisse unserer Arbeit präsentieren zu können.

Welchen Einfluss könnten die finalen Ergebnisse der Swiss-AF-Burden-Studie ggf. auf die aktuellen Empfehlungen zur Behandlung von Vorhofflimmern haben?

MK: Die Swiss-AF-Burden-Studie wird neue und einzigartige Einblicke in den Zusammenhang zwischen der direkt gemessenen VHF-Belastung und ihren gesundheitlichen Folgen, insbesondere eines Schlaganfalls, liefern. Wenn wir nachweisen können, dass die VHF-Belastung einen signifikanten Einfluss auf die gemessenen Endpunkte hat, würden diese Ergebnisse nahelegen, speziell die VHF-Belastung in die Bestimmung dieses Risikos einzubeziehen; in diesem Fall sollte der Parameter in Risiko-Scores und in Risiko-Rechnern für die Vorhersage von Schlaganfällen sowie möglicherweise auch in Instrumente zur Entscheidungsfindung bezüglich der oralen Antikoagulation aufgenommen werden.

Sie leiten eine Forschungsgruppe an der Universität Basel, in der Sie die häufigsten Herzrhythmusstörungen erforschen. An welchen zusätzlichen Aspekten von VHF arbeiten Sie?

MK: Neben der Swiss-AF-Burden-Studie untersuchen wir derzeit den Zusammenhang zwischen stummen Hirnläsionen und einem Rückgang der kognitiven Leistungsfähigkeit bei VHF-Patienten, die ebenfalls große Auswirkungen auf unsere Gesundheitssysteme haben. Im Rahmen des vom SNSF finanzierten Projekts Swiss-AF Brain wollen wir die Mechanismen entdecken, die dem Rückgang der kognitiven Leistungsfähigkeit bei diesen Patienten zugrunde liegen, indem wir ein fortschrittliches Gehirn-MRT durchführen. Um die kausale Rolle von VHF bei der Entwicklung von Hirnläsionen und kognitiven Defiziten zu untersuchen, haben wir eine Kontrollgruppe von Patienten im Sinusrhythmus initiiert (eine vom SNSF finanzierte Swiss-AF-Kontrollstudie), die beobachtet und dann mit den in die Swiss-AF-Kohortenstudie aufgenommenen VHF-Patienten verglichen werden.

Welche anderen Bereiche im Zusammenhang mit der Diagnose und Behandlung von Vorhofflimmern müssen dringend untersucht werden?

CMZ: In jüngster Zeit wurden neue Techniken für die digitale EKG-Analyse (z. B. maschinelles Lernen und künstliche Intelligenz) und neue Technologien zum Screening und zur Diagnose von Vorhofflimmern (z. B. tragbare Geräte) eingeführt. Diese Innovationen bieten uns neue Möglichkeiten, die Behandlung von Vorhofflimmern zu personalisieren und die Risikostratifizierung für den einzelnen Patienten zu verbessern. Allerdings fehlt es bisher an Studien, die diese Möglichkeiten im Detail bewerten, und an Versuchen, über die bestimmt werden kann, welche Gruppen von VHF-Patienten am meisten davon profitieren würden. Zu den Wissenslücken im Hinblick auf die VHF-Behandlung zählen sowohl die Rolle von Biomarkern in der VHF-Behandlung, der Einsatz oraler Antikoagulation bei bestimmten VHF-Patienten (z. B. nach einer Herzklappentherapie, nach Blutungen oder Schlaganfall) als auch verschiedene andere Fragen rund um die Katheterablation (z. B. hinsichtlich der Ablationstechnik oder des Werts bei der Verhinderung einer VHF-Progression).

Wie hat sich die COVID-19-Pandemie Ihrer Meinung nach auf die Diagnose von Vorhofflimmern ausgewirkt?

MK: Während des ersten Höhepunkts der Pandemie im Frühjahr 2020 hielt die Angst vor COVID-19 viele Patienten von den Krankenhäusern fern, darunter vermutlich auch Patienten mit auf Vorhofflimmern hindeutenden Symptomen, bei denen bisher jedoch noch kein Vorhofflimmern diagnostiziert worden war. Potenziell lebensrettende Therapien wie orale Antikoagulation sowie Herzfrequenz- und Herzrhythmuskontrolltherapien wurden daher bei diesen Patienten nicht durchgeführt.

Kann die Bestimmung der Belastung durch Vorhofflimmern für die weitere Behandlung von Patienten von Bedeutung sein, insbesondere von solchen Patienten, die keine derartigen Symptome aufweisen und bei denen auch keine sonstigen medizinischen Belastungen festgestellt werden?

CMZ: In der Swiss-AF-Studie werden wir viel über den direkten Zusammenhang zwischen der VHF-Belastung und schädlichen kardiovaskulären Ereignissen lernen. Dies wird dazu beitragen, jene Schwelle der VHF-Belastung genauer zu definieren, bei der eine orale Antikoagulationstherapie begonnen werden sollte, einschließlich von Patienten mit einem niedrigen Risiko bei gleichzeitig sehr hoher VHF-Belastung und solchen mit einer niedrigen Belastung, die wiederum zu einer Hochrisikogruppe gehören.

Vielen Dank, dass Sie sich Zeit für dieses Gespräch genommen haben!