Forscher des Brigham and Women’s Hospital, einem Gründungsmitglied des Mass General Brigham-Gesundheitssystems, haben mithilfe künstlicher Intelligenz das Risiko bestimmter Herzrhythmusstörungen besser verstanden, wenn verschiedene Teile des Herzens im Rahmen eines Behandlungsplans für Lungenkrebs unterschiedlichen Strahlungsschwellen ausgesetzt werden. Ihre Ergebnisse wurden in JACC: CardioOncology veröffentlicht.
Strahlentherapiegeräte. Bildnachweis: Governo do Estado de São Paulo über Flickr, CC BY 2.0
„Strahlenbelastung des Herzens während der Behandlung von Lungenkrebs kann sehr ernste und unmittelbare Auswirkungen auf die kardiovaskuläre Gesundheit eines Patienten haben“, sagte der korrespondierende Autor Raymond Mak, MD, von der Abteilung für Strahlenonkologie am Brigham and Women’s Hospital. „Wir hoffen, nicht nur Onkologen und Kardiologen, sondern auch Patienten, die eine Strahlenbehandlung erhalten, über die Risiken für das Herz bei der Behandlung von Lungenkrebstumoren mit Strahlung informieren zu können.“
Der Einsatz von Tools der künstlichen Intelligenz im Gesundheitswesen war bahnbrechend und hat das Potenzial, die Kontinuität der Versorgung positiv zu verändern, einschließlich der Erstellung von Behandlungsplänen für Krebspatienten. Mass General Brigham ist eines der führenden integrierten akademischen Gesundheitssysteme und größten Innovationsunternehmen des Landes und führt die Forschung zu neuen und aufkommenden Technologien an, um die verantwortungsvolle Einbindung von KI in die Gesundheitsversorgung zu ermöglichen.
Bei Patienten, die eine Strahlentherapie zur Behandlung von nicht-kleinzelligem Lungenkrebs (NSCLC) erhalten, können Herzrhythmusstörungen oder unregelmäßiger Herzschlag häufig auftreten. Aufgrund der Nähe des Herzens zu den Lungen und der Tatsache, dass sich NSCLC-Tumoren in der Nähe oder um das Herz herum befinden, kann das Herz durch die Strahlendosis, die eigentlich die Krebstumoren angreifen sollte, Kollateralschäden erleiden. Frühere Studien haben ergeben, dass diese Art der Belastung des Herzens mit allgemeinen Herzproblemen verbunden ist. Diese differenzierte Studie hat jedoch gezeigt, dass das Risiko für verschiedene Arten von Herzrhythmusstörungen je nach Pathophysiologie und Herzstrukturen, die unterschiedlichen Strahlungsniveaus ausgesetzt sind, erheblich variieren kann.
Um die Arrhythmietypen zu klassifizieren, die mit bestrahlten Herzunterstrukturen in Zusammenhang stehen, führten Forscher eine retrospektive Analyse bei 748 Patienten in Massachusetts durch, die wegen lokal fortgeschrittenem NSCLC bestrahlt wurden. Zu den katalogisierten Arrhythmiesubtypen gehörten Vorhofflimmern, Vorhofflattern, andere supraventrikuläre Tachykardien, Bradyarrhythmie und ventrikuläre Tachyarrhythmie oder Asystolie.
Die statistischen Analysen des Teams ergaben, dass etwa jeder sechste Patient mindestens eine Arrhythmie dritten Grades erlitt, wobei die mittlere Zeitspanne bis zur ersten Arrhythmie 2,0 Jahre betrug. Grad-3-Klassifikationen gelten als schwerwiegende Ereignisse, die wahrscheinlich einen Eingriff oder einen Krankenhausaufenthalt erforderlich machen. Sie fanden außerdem heraus, dass fast ein Drittel der Patienten, bei denen Arrhythmien auftraten, auch unter schwerwiegenden kardialen Ereignissen litten.
Die in der Studie beschriebenen Arrhythmieklassen deckten nicht das gesamte Spektrum möglicher Herzrhythmusstörungen ab, aber die Autoren weisen darauf hin, dass diese Beobachtungen dennoch zu einem besseren Verständnis der möglichen pathophysiologischen Abläufe und potenziellen Möglichkeiten zur Minimierung der Herztoxizität nach einer Strahlenbehandlung beitragen. Ihre Arbeit bietet auch ein Vorhersagemodell für die Dosisbelastung und die Art der zu erwartenden Arrhythmie.
Für die Zukunft sind die Forscher der Ansicht, dass Strahlentherapeuten mit Kardiologen zusammenarbeiten sollten, um die Mechanismen von Herzverletzungen und ihren Zusammenhang mit der Strahlentherapie besser zu verstehen. Darüber hinaus sollten sie die Vorteile moderner Strahlentherapie nutzen, um die Strahlenbelastung aktiv von den Herzregionen fernzuhalten, die ein hohes Risiko für Herzrhythmusstörungen haben. Laut Mak wird diese Studie zusammen mit früheren Forschungsarbeiten bei der Überwachung und Untersuchung helfen und Strahlentherapeuten darüber informieren, welche Teile des Herzens einer Strahlenbelastung ausgesetzt sein sollten, um so Komplikationen zu vermeiden.
„Ein interessanter Aspekt unserer Arbeit war die Nutzung von Algorithmen der künstlichen Intelligenz, um Strukturen wie die Lungenvene und Teile des Reizleitungssystems zu segmentieren und so die Strahlenbelastung bei über 700 Patienten zu messen. Dadurch konnten wir viele Monate manueller Arbeit einsparen“, sagte Mak. „Diese Arbeit hat also nicht nur potenzielle klinische Auswirkungen, sondern öffnet auch die Tür für den Einsatz von KI in der Strahlenonkologieforschung, um die Entdeckung zu rationalisieren und größere Datensätze zu erstellen.“
Quelle: BWH
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