Herzklappenvitien können die Herzfunktion beeinträchtigen und die körperliche Leistungsfähigkeit einer Person einschränken. Sie stehen im Zusammenhang mit Herzrhythmusstörungen, Herzinsuffizienz, vermehrten Krankenhausaufenthalten und können tödlich verlaufen. Eine frühzeitige Diagnose wird jedoch dadurch erschwert, dass Symptome oft vage oder unspezifisch sind – oder sogar ganz fehlen. Viele Betroffene werden sich ihrer Erkrankung daher erst bewusst, wenn sie bereits fortgeschritten ist.

Eine aktuelle Studie hat nun untersucht, ob der Einsatz eines KI-gestützten digitalen Stethoskops die Erkennung von mittelschweren bis schweren Herzklappenerkrankungen bei routinemäßigen klinischen Untersuchungen im Vergleich zu einem herkömmlichen Stethoskop verbessern kann. Die Ergebnisse wurden jüngst in der Fachzeitschrift European Heart Journal - Digital Health veröffentlicht.¹

Insgesamt wurden 357 Personen mit Risikofaktoren für Herzerkrankungen im Alter von 50 Jahren oder älter in der einarmigen, einfach verblindeten, prospektiven Studie sowohl mit einem herkömmlichen Stethoskop als auch mit einem KI-gestützten digitalen Stethoskop untersucht. Die Teilnehmenden wurden aus 3 Einrichtungen der Grundversorgung in derselben geografischen Region der USA rekrutiert; das Durchschnittsalter der Teilnehmenden betrug 70 Jahre, 61,9 % waren Frauen.

Das KI-Stethoskop zeigte eine signifikant höhere Sensitivität bei der Erkennung von Herzgeräuschmustern, die auf eine Herzklappenerkrankung hinweisen, mit einer Sensitivität von 92,3 % im Vergleich zu 46,2 % beim herkömmlichen Stethoskop.

Die leitende Autorin, Dr. Rosalie McDonough, ordnet die Bedeutung der Ergebnisse folgendermaßen ein: „Herzklappenerkrankungen sind leider bei älteren Erwachsenen sehr häufig, bleiben jedoch oft unentdeckt, bis die Symptome fortgeschritten sind. Das bedeutet, dass Betroffene Komplikationen und eine Verschlechterung ihres Gesundheitszustands erleiden können, die durch eine frühzeitigere Diagnose hätten verhindert werden können. Wir haben gezeigt, dass ein KI-gestütztes Stethoskop unter realen klinischen Bedingungen viel besser als ein herkömmliches Stethoskop in der Lage ist, Personen mit mittelschweren bis schweren Herzklappenerkrankungen zu erkennen. Wir hoffen, dass diese Technologie Betroffenen einen schnelleren Zugang zu einem Echokardiogramm ermöglicht, um ihre Erkrankung endgültig zu diagnostizieren und dann schneller eine Behandlung zu erhalten. Auf Bevölkerungsebene könnte diese Technologie die Zahl der Krankenhauseinweisungen und die Gesamtkosten für die Gesundheitsversorgung senken.“

Die Autorinnen und Autoren der Studie stellten fest, dass das KI-gestützte digitale Stethoskop auch zu einer leichten Verringerung der Spezifität führte, was möglicherweise zu einer Zunahme von falsch-positiven Ergebnissen führen könnte. Sie weisen aber darauf hin, dass dieses Risiko durch den Wert einer früheren Erkennung aufgewogen wird.

„Ein weiterer Vorteil, den wir während der Studie beobachtet haben, war, dass Patientinnen und Patienten, die mit dem KI-gestützten digitalen Stethoskop untersucht wurden, während ihres Termins aufmerksamer wirkten", so Dr. McDonough. "Wir glauben, dass dies daran lag, dass sie sehen und hören konnten, worauf die Ärztin bzw. der Arzt reagierte – was das Vertrauen und die Bereitschaft zur Weiterbehandlung erhöhen kann.“

Das KI-gestützte digitale Stethoskop zeichnet hochauflösend die Herztöne auf und wendet maschinelle Lernalgorithmen an, die darauf trainiert sind, die für Herzklappenerkrankungen typischen akustischen Muster zu erkennen. Herkömmliche Methoden basieren auf der Verwendung eines konventionellen Stethoskops durch medizinisches Fachpersonal, das wiederum auf das eigene Gehör und die Erfahrung angewiesen ist. Faktoren wie Hintergrundgeräusche oder Zeitdruck können zudem die Ergebnisse beeinträchtigen. 

„Der Einsatz künstlicher Intelligenz bietet eine zusätzliche Analyseebene, die Anomalien hervorhebt, die mit dem bloßen Gehör allein möglicherweise nur schwer konsistent zu erkennen sind. Aber die Technologie übernimmt nicht die Kontrolle; die Verwendung dieses Geräts erfordert, dass Ärztinnen und Ärzte ihr eigenes klinisches Urteilsvermögen einsetzen“, fügte Dr. McDonough hinzu.

„Diese Forschung ergänzt die wachsende Zahl von Belegen dafür, dass künstliche Intelligenz traditionelle klinische Instrumente auf praktische und verantwortungsvolle Weise verbessern kann, ohne medizinisches Fachpersonal zu ersetzen, sondern ihnen Instrumente an die Hand gibt, mit denen sie ihre Beurteilung von Patientinnen und Patienten mit mehr Zuversicht vornehmen können“, schloss Dr. McDonough.

In einer aktuellen Studie zeigte ein KI-gestütztes digitales Stethoskop im Vergleich zu einem herkömmlichen Stethoskop eine mehr als doppelt so hohe Sensitivität bei der Detektion von mittelschweren bis schweren Herzklappenerkrankungen unter realen klinischen Bedingungen. Das KI-gestützte Gerät könnte somit Ärztinnen und Ärzten dabei helfen, solche Personen zu identifizieren, die andernfalls möglicherweise undiagnostiziert bleiben würden. Weitere Untersuchungen sind jedoch erst noch erforderlich, um die Leistungsfähigkeit der Technologie in einem breiteren klinischen Umfeld und an einer vielfältigeren Population zu testen.