Zustand einer Herzschwäche an der Stimme erkennen mit KI

Künstliche Intelligenz soll zukünftig Patientinnen und Patienten mit fortgeschrittener Herzschwäche am Klang der Stimme telemedizinisch überwachen. So können sich anbahnende Verschlechterungen frühzeitig erkannt und behandelt werden. Das Berliner Start-up Noah Labs UG hat die dafür notwendige KI entwickelt.

Im Interview mit MEDICA.de erklärt Dr. Leonhard Riehle, wie die telemedizinische Überwachung von Herzschwäche mithilfe von KI funktionieren kann.

Noah Labs ist auf die stimmbasierte Diagnostik von Herzerkrankungen spezialisiert. Dr. Riehle, warum haben Sie sich für eine Fokussierung auf die Stimme in Kombination mit KI entschieden?

Dr. Leonhard Riehle: Die menschliche Stimme birgt ein riesiges Potential. Jeder Mensch besitzt eine Stimme und nutzt diese täglich. Wir stehen erst am Anfang, die Zusammenhänge zwischen der Stimme und dem Gesundheitszustand zu verstehen. Bereits heute können wir das Risiko für das Bestehen von Erkrankungen mit erstaunlicher Genauigkeit anhand der Stimme vorhersagen. Diese Entwicklung wurde maßgeblich durch den schnellen Fortschritt der KI ermöglicht.

Da Herzerkrankungen fast jeden Menschen im Laufe eines Lebens betreffen und es nach wie vor die häufigste Todesursache in Deutschland ist, hat die Kombination aus stimmbasierter Diagnostik und Herz-Kreislauferkrankung enormes Potential. Durch den Einsatz der Stimme ist die Technologie für fast alle Betroffenen einfach zugänglich, nutzbar und kosteneffizient.

Für die Behandelnden birgt die Stimme den Vorteil, dass sie womöglich früher Hinweise auf Verschlechterungen des Gesundheitszustands liefert als herkömmliche Methoden. Zudem ist eine engmaschigere Überwachung auch über die Ferne möglich, was die Versorgungsqualität spürbar erhöht. Ziel ist es, am Ende Hospitalisierungen und Todesfälle für Betroffene zu reduzieren und dabei Ärztinnen und Ärzte sowie das Gesundheitssystem als Ganzes zu entlasten.

Was sind die wichtigsten Parameter, die eine Überwachung einer fortgeschrittenen Herzschwäche am Klang der Stimme ermöglichen?

Riehle: Bei der chronischen Herzinsuffizienz kommt es zu vermehrten Wassereinlagerungen im Körper. Die meisten kennen die klassischen geschwollenen Beine bei älteren Menschen, ein häufiges Zeichen der Herzschwäche. Diese Wassereinlagerungen kommen jedoch auch im Stimmapparat vor und führen zu subtilen Veränderungen in der Stimme, die mit dem bloßen menschlichen Gehör nicht erfasst werden können.

Unsere KI zerlegt die Stimme der Patientinnen und Patienten in viele einzelne Bestandteile, sogenannte "Features" wie zum Beispiel Frequenz, Stimmhöhe, Lautstärke, etc. Im Anschluss vergleicht die KI diese Werte mit vorangegangenen Aufzeichnungen. So können kleinste Veränderungen frühzeitig erkannt und einer sich anbahnende Verschlechterung durch vermehrte Wassereinlagerung kann entgegengewirkt werden.

Wie muss die KI dafür trainiert werden?

Riehle: Die KI wird auf Basis von bestehenden Patientinnen- und Patientendaten trainiert. Das Thema Datenschutz ist sehr wichtig, alle Stimmdaten werden stets nur mit dem Einverständnis der Betroffenen erhoben. Es bedarf einer großen Anzahl von Datensätzen, welche unter kontrollierten klinischen Bedingungen aufgezeichnet wurden. Jede Stimmprobe ist mit weiteren medizinischen Daten annotiert und gibt eine genaue Auskunft über den Gesundheitszustand.

Was sind für Noah Labs die nächsten Schritte?

Riehle: Der nächste Schritt in der aktuell laufenden Studie ist die Beendigung der Patientenrekrutierung am Deutschen Herzzentrum der Charité und der Mayo Clinic in den USA. Weitere Studien sind bereits geplant und werden weitere Daten zur Wirksamkeit des stimmbasierten Monitorings liefern. Im Anschluss ist eine zeitnahe Zulassung der Lösung als Software und als Medizinprodukt angestrebt, um die Lösung in die Breite der medizinischen Versorgung bringen zu können.

Neben der Herzinsuffizienz birgt die Stimme auch bei einer Vielzahl von weiteren Erkrankungen enormes Potential, die Versorgung von chronischen Erkrankungen zu verbessern. Bei weiteren Herzkreislauferkrankungen, Diabetes mellitus und chronischen Lungenerkrankungen zeigt sich ein großes Potential für den Einsatz der Technik. Eine Expansion in weitere Länder ist im Verlauf ebenfalls geplant.