Vom plötzlichen Herztod sind besonders Menschen mit hypertropher Kardiomyopathie (HCM) betroffen, einer erblichen Herzmuskelerkrankung. Bislang war es Ärzten kaum möglich, zuverlässig vorherzusagen, welche Patienten gefährdet sind – ein Problem, das nun ein neues KI-Modell lösen soll. Ein Forschungsteam der Johns Hopkins University hat das System MAARS (Multimodal Artificial intelligence for Arrhythmia Risk Stratification) entwickelt, um deutlich größere Genauigkeit als klassische klinische Risikorechner das individuelle Risiko für einen plötzlichen Herztod vorauszusagen. „Wir sind [mit MAARS] in der Lage, mit sehr hoher Genauigkeit vorherzusagen, ob ein Patient ein sehr hohes Risiko für einen plötzlichen Herztod hat oder nicht“, sagt Natalia Trayanova, Co-Autorin der Arbeit „Multimodal AI to forecast arrhythmic death in hypertrophic cardiomyopathy“ , die als Open Access im Magazin Nature Cardiovascular Research veröffentlicht wurde.

Im Kern analysiert MAARS multimodale Patientendaten: elektronische Gesundheitsakten, kardiologische Befunde und kontrastmittelverstärkte MRT-Bilder des Herzens. Gerade letztere zeigten bislang zwar Narbengewebe, das als Risikomarker für Rhythmusstörungen gilt, wurden jedoch klinisch kaum systematisch ausgewertet, so die Forscherinnen und Forscher. MAARS hingegen nutzt ein tiefes neuronales Netz mit Transformer-Architektur, um aus diesen dreidimensionalen Bilddaten bislang ungenutzte Informationen zu extrahieren.

Der Nutzen ist evident: Während etablierte Leitlinien der American Heart Association oder der europäischen Kardiologie-Gesellschaft in Studien nur eine Treffergenauigkeit von etwa 50 Prozent erreichen – kaum besser als Zufall –, erreiche MAARS eine Genauigkeit von bis zu 0,89 im internen und 0,81 im externen Testdatensatz. Laut dem Forschungsteam liegt die Genauigkeit für die Altersgruppe zwischen 40 und 60 Jahren – jene mit dem höchsten Risiko – sogar bei 93 Prozent.

Weniger Fehlalarme, gezieltere Therapie

Ein zentrales Versprechen der KI-Vorhersage ist, dass sie nicht nur Leben retten, sondern auch unnötige medizinische Eingriffe vermeiden soll. Aktuell werden vielen HCM-Patienten prophylaktisch Defibrillatoren implantiert – obwohl sie nie einen gefährlichen Herzstillstand erleben werden. Diese Geräte bergen eigene Risiken, etwa durch Infektionen oder falsche Schocks. MAARS könnte helfen, diese Eingriffe auf die wirklich gefährdeten Patienten zu konzentrieren.

Zudem liefert das System nachvollziehbare Erklärungen für seine Entscheidungen. Mithilfe sogenannter Shapley-Werte lassen sich die wichtigsten Risikofaktoren auf individueller Ebene identifizieren – etwa die Ausprägung der Narbenbildung, bestimmte Rhythmusstörungen oder funktionelle Parameter des Herzens. Auch visuelle Erklärungen sind möglich: Heatmaps auf den MRT-Bildern zeigen, auf welche Regionen der Herzstruktur die KI besonders achtet.

Die Forscher versprechen ein weiteres Qualitätsmerkmal: MAARS habe bei den Tests keine systematischen Verzerrungen gegenüber bestimmten Alters- oder Geschlechtsgruppen gezeigt – ein häufiges Problem in der KI-basierten Medizin. Dennoch bleiben Einschränkungen: Die Datenbasis ist mit insgesamt knapp 840 Patienten über zwei Zentren hinweg begrenzt, die Zahl tatsächlicher plötzlicher Herztode im Studienzeitraum gering. Das mache die Modellvalidierung statistisch anspruchsvoll, so die Forscher.

Der klinische Einsatz sei noch Zukunftsmusik. Zwar ist der Code öffentlich zugänglich, doch die Integration in bestehende Krankenhaussysteme sowie die regulatorische Zulassung stünden noch aus. MAARS benötige hochwertige Bilddaten und umfangreiche Patienteninformationen – beides sei nicht überall verfügbar.

(mack)

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Blick ins Heft

Wenn man die Firmware einer Nikon Zf, Z50 II, Z6 III oder Z8 aktualisiert, während ein Objektiv eines Fremdherstellers auf der Kamera sitzt, kann dieses funktionslos werden. Im Laufe dieser Woche kamen nach ersten Warnungen über Probleme mit der Z8 immer mehr Hinweise auf Nikons Downloadseiten zu anderen Kameras hinzu. Als bisher letzter auch für die kompakte Zf im Retro-Look. Eine Erklärung des Unternehmens oder eine Ankündigung von korrigierten Firmwareversionen gibt es weiterhin nicht.

Daher gilt bis auf Weiteres, dass man ein Update der Kameras nur vornehmen sollte, wenn ein Nikon-Objektiv montiert ist. Alternativ, so schreibt Nikon auf seinen Downloadseiten, kann auch einer der beiden FTZ-Adapter verwendet werden. Diese dienen dazu, Objektive mit dem F-Bajonett an den spiegellosen Kameras mit deren Z-Bajonett zu verwenden. Die fehlerhafte Firmware samt den Warnhinweisen findet sich unter den folgenden Links, angegeben ist jeweils die aktuelle Versionsnummer und deren Fehlerzustand, wenn sich daran etwas ändert, wird diese Meldung aktualisiert:

Alle diese Kameras sind mit Nikons Expeed-7-Prozessor bestückt, den das Unternehmen mit dem Flaggschiff Z9 eingeführt hatte. Diese Kamera ist von den aktuellen Problemen jedoch nicht betroffen. Das liegt vermutlich daran, dass für die Z9 länger keine neue Firmware erschien.

Aufgefallen sind die Probleme zuerst bei der Nikon Z8, wie unter anderem der Objektivhersteller Tamron berichtet. Für diese Kamera hatte das Unternehmen schon vor Wochen die Firmware 3.00 angekündigt, und auch eine eigene Webseite dafür gestaltet. Wie schon bei früheren Updates für die Z8 bringt auch Version 3.00 neue Funktionen mit, in diesem Fall unter anderem die Kombination von Pixel- und Fokus-Shift für 180-Megapixel-Bilder mit erweiterter Schärfentiefe. Ebenso lässt sich der Bereich des Autofokus begrenzen, was vor allem beim Filmen hilft. Wenn man eine Z8 auf die neue Version aktualisieren will, sollte man die Hinweise zum Update unbedingt beherzigen.

Manche Benutzer berichten in Foren auch, dass ein „eingefrorenes“ Fremdobjektiv an einer Z8 nach einem Downgrade von Firmware 3.00 auf Version 2.10 wieder funktionierte. Auf solche Tipps sollte man sich aber nicht verlassen, weil sie immer nur für eine Kombination aus Kamera und Objektiv gelten.

(nie)