7 minute read

KI-basierte Schlaganfalldiagnostik

Die Sana Kliniken Lübeck stehen für einen hochwertigen Versorgungsauftrag. Um die Diagnostik und Therapie von Schlaganfallpatienten zu verbessern, setzt das Krankenhaus der Lübeckerinnen und Lübecker seit mehr als einem Jahr auf die automatisierte Auswertung von CTScans mithilfe von Künstlicher Intelligenz. Das beachtliche Ergebnis: die Zeit von der Ankunft in der Klinik bis zum Beginn der Behandlung wurde um acht Minuten verkürzt.

Als Mitglied im Schlaganfallnetzwerk Schleswig-Holstein Süd sind die Sana Kliniken Lübeck bekannt für ihre schnelle Diagnostik und kompetente Therapie beim akuten Schlaganfall. Egal ob systemische Thrombolyse oder minimalinvasive intrakranielle Thrombektomie, Prof. Jan Peter Goltz, Chefarzt des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und stellvertretender Direktor des Herz- und Gefäßzentrums, Dr. Jens Schaumberg, Chefarzt der Klinik für Neurologie, und Dr. Christian Dyzmann, Sektionsleiter Neuroradiologe, arbeiten eng zusammen, um die Patienten möglichst schnell und therapeutisch effektiv zu versorgen. Außerhalb der regulären Arbeitseiten, also nachts, am Wochenende und an Feiertagen, besteht wie in den meisten Kliniken in Deutschland ein neuroradiologischer Rufdienst, welcher für eine intrakranielle Thrombektomie gerufen wird. Da beim Schlaganfall jede Minute zählt, entschied sich die Krankenhausleitung für den Einsatz einer Software mit Künstlicher Intelligenz, um den diagnostischen Workflow während und außerhalb der regulären Arbeitszeit weiter zu verbessern. Seit Februar 2020 setzt das Team um Prof. Goltz, Dr. Schaumberg und Dr. Dyzmann auf die e-Stroke-Suite von Brainomix. Ziel war von Anfang an die weitere Verbesserung der medizinischen Versorgung, die aufgrund vorheriger Optimierungen bereits auf einem überdurchschnittlichen Niveau war.

„Seit neuestem sucht eine Künstliche Intelligenz in den CT-Aufnahmen unserer Patienten nach Schlaganfällen, bewertet automatisch und sekundenschnell die Schlaganfallschwere und ermittelt sogar den Verschluss der Hirngefäße. In dieser Zeit können wir uns bereits um die Erstversorgung der Patienten kümmern.“
Prof. Jan Peter Goltz, Chefarzt des Instituts für Diagnostische und Interventionelle Radiologie und stellvertretender Direktor des Herz- und Gefäßzentrums 

Den Workflow optimieren und die Versorgungszeiten verkürzen

„Da nachts sowie an Wochenenden und Feiertagen, wie in den meisten Zentren, kein interventioneller Neuroradiologe vor Ort im Krankenhaus ist, haben wir nach einer Lösung gesucht, die unseren Workflow bei der Untersuchung von Patienten mit Verdacht auf einen Schlaganfall in diesem Zeitraum unterstützt“, beschreibt der Neuroradiologe Dr. Christian Dyzmann die Ausgangssituation.

Vor Einführung der neuen Software wählte sich der diensthabende Neuroradiologe über einen externen Zugang in das Krankenhaussystem ein, um die Bilder der CT-Untersuchung zu sichten während der behandelnde Neurologe vor Ort im Krankenhaus telefonisch mit ihm in Kontakt stand. Doch bis zum eingehenden Anruf bei den diensthabenden Neuroradiologen und Neurologen war bereits Zeit vergangen; hier setzt die neue Software an.

„Eine frühere Studie stellte fest, dass pro Minute 1,9 Millionen Nervenzellen unter gehen. Anders gesagt sterben pro Minute zwölf Kilometer Myelinfasern, das sind die Fasern, die die Nervenstränge ummanteln.“
Dr. Jens Schaumberg, Chefarzt der Klinik für Neurologie

Heute werden die Scans in den Sana Kliniken additiv von einem KI-Algorithmus analysiert und die Bilder von Patienten mit Schlaganfallverdacht landen ohne Zeitverzögerung bei den Schlaganfallspezialisten im Hintergrunddienst. Dieser Schritt erfolgt automatisch nahezu ohne Zeitverzug. Die Auswertung liefert neben den reformatierten Bildern des Schädel-CT auch eine Einschätzung der Schlaganfallschwere bzw. des bereits untergegangenen Hirngewebes (ASPECT Score), markiert das Gerinnsel in den Hirngefäßen, liefert eine Auswertung der CT-Perfusion und der CT-Angiographie mit Markierung von Verschlüssen der mittleren Hirnarterie. Die Krankenhausleitung hatte dafür einer Investition in die KI-basierte Decision-Support-Software e-Stroke von Brainomix zugestimmt.

Der Neurologe Dr. Jens Schaumberg ist begeistert: „Der Vorteil der Softwarelösung von Brainomix besteht darin, dass sowohl die Neuroradiologen als auch wir Neurologen die Scans auf unsere Smartphones bekommen und damit die Indikation für die am besten geeignete Therapievariante deutlich schneller stellen können.“ Anhand der übermittelten Bilder sehen die Fachärzte sehr schnell, ob der Patient für eine systemische Lyse oder für eine minimalinvasive intrakranielle Thrombektomie infrage kommt. Die Zahlen belegen, dass bei 10 bis 15 Prozent aller Schlaganfälle ein Kathetereingriff über die Leiste in Betracht kommt. In der Sana Klinik werden 23 Prozent aller Schlaganfallpatienten mit der Lysetherapie behandelt.

Prof. Jan Peter Goltz: „Im Vergleich zu supportiven Softwarepaketen für die Radiologie, die ich noch während meiner Zeit an der Universität kennen lernte, kann ich bestätigen, dass die e-Stroke Software von Brainomix absolut ausgereift ist und uns hilft, die Patientenversorgung deutlich zu verbessern. Die Software-Lösung von Brainomix hebt sich von der Masse ab, da sie sehr verlässliche Ergebnisse liefert.“

 „Die Sektion für Neuroradiologie bildet in der Diagnostik und Therapie des Schlaganfalls die Schnittstelle zwischen Radiologie und Neurologie. Mit Katheter basierten Eingriffen (Thrombektomie) können Gerinnsel entfernt und somit große Teile des Gehirns vor dem Absterben gerettet werden.“
Dr. Christian Dyzmann, Facharzt für Radiologie und Sektionsleiter Neuroradiologe

Die Auswertung automatisiert

„Time is brain“, erläutert Dr. Dyzmann „für die Schlaganfallpatienten kommt es wirklich auf jede einzelne Minute an. Jede Unterstützung, die hilft, die Zeit bis zu der Behandlung zu verkürzen, ist absolut sinnvoll.“ Deshalb haben die Neuroradiologen und Neurologen der Sana Kliniken Lübeck den Markt evaluiert, um zu sehen, welche Softwarepakete bereits validiert sind, Schlaganfälle auszuwerten.

Dr. Jens Schaumberg: „Früher war es so, dass für die Perfusionsbildgebung immer der Oberarzt oder der Neuroradiologe in die Klinik kommen musste, um die Daten lokal auszuwerten. Deshalb stellt für uns die e-Stroke Software einen Quantensprung dar.“ Je frühzeitiger die systemische Thromboslyse oder intrakranielle Thrombektomie durchgeführt werden kann, umso erfolgreicher wird die Behandlung. Die Brainomix-App beziehungsweise e-Stroke Software hat die Arbeitsweise des Lübecker Schlaganfallteams deutlich verbessert.

Tagsüber werden die Schlaganfallspezialisten durch einen Anruf der Rettungsleitstelle alarmiert, sobald ein akuter Schlaganfall ins Krankenhaus gebracht wird. Sofort kümmern sie sich darum, dass das Gerät frei gehalten wird. Die Neuroradiologen und Neurologen warten am CT auf den Patienten. „Die meisten Schlaganfallpatienten werden angekündigt, so dass wir vorher schon über das Alter oder die Schlaganfall-Symptome informiert sind. Wir sehen dann noch während der Untersuchung, ob das native Schädel-CT ausreicht oder wir noch eine CT-Hirnperfusion beziehungsweise CTA fahren müssen, um einen möglichen Hirnarterienverschluss nachzuweisen“, beschreibt Dr. Jens Schaumberg die Vorgehensweise.

Die Zahlen belegen, dass bei 10 bis 15 Prozent aller Schlaganfälle ein Kathetereingriff über die Leiste in Betracht kommt. In der Sana Klinik werden 23 Prozent aller Schlaganfallpatienten mit der Lysetherapie behandelt.
Bild © Philips

Alle beteiligten Ärzte haben die App auf dem Smartphone und bekommen die vollautomatisierte Befundanalyse unmittelbar nach der Untersuchung per Push-Funktion auf ihr Endgerät geschickt. „Im Rufdienst brauchen wir nicht mehr zwingend einen Rechner hochzufahren. Der neue Workflow vereinfacht das Dienstsystem gewaltig. Außerdem sind wir viel flexibler und im Rufdienst nachts, am Wochenende und an Feiertagen sogar schneller“, berichtet Dr. Christian Dyzmann.

Unmittelbar nach Befundeingang auf dem Smartphone kann er gemeinsam mit dem neurologischen Kollegen die Indikation zur intrakraniellen Thrombektomie stellen, den Anästhesisten anrufen und die MTRA verständigen. Und dann geht es im Grunde auch schon los. In der Klinik wird nur noch für den Zugangsweg eine coronare MIP Rekonstruktion der CTA kontrolliert, damit er weiß, welche Katheter zum Sondieren benötigt werden oder ob Schwierigkeiten im Zugangsweg bestehen. Für Dyzmann stellt die Analyse mit e-Stroke von Brainomix bereits seit fast einem Jahr den „ground-truth“ dar. Von der Auswertung und Darstellung der Ergebnisse in der App ist er begeistert.

Mehr Flexibilität im Dienst

Der Neuroradiologe hat die App bereits nach einer kurzen Evaluationszeit als sehr hilfreiches Tool bei der Indikationsstellung für eine Thrombektomie schätzen gelernt. Dabei kann er die Schwere des Schlaganfalls einschätzen und den Gefäßverschluss schon in der aufbereiteten MIP erkennen. Über die sensitivere und spezifischere CT-Hirnperfusion erkennt Dyzmann sogar, wo der Verschluss sein muss. Die App liefert ihm genau die Informationen, die er benötigt, um das Interventionsteam zu alarmieren.

„Wir haben im Vergleich zu der Zeit vor Etablierung der App beziehungsweise vor e-Stroke eine Zeitersparnis im Rufdienst von mehreren Minuten erreicht, das heißt von der Ankunft des Patienten im Krankenhaus bis zur Punktion der Leiste (door-to-groin) sind wir um acht Minuten schneller geworden“, meint der Neuroradiologe nach Betrachtung der ersten Auswertungen. Und dies vor dem Hintergrund, dass diese Zeit bereits vor e-Stroke unterdurchschnittlich schnell im Vergleich zu anderen Zentren waren. „Die exakten Effekte auf den klinikinternen Workflow analysiert bereits eine Doktorandin in unserer Abteilung“, ergänzt Prof. Goltz.

e-Stroke besteht aus drei Modulen e-ASPECTS, e-CTA und e-CTP. Diese drei Module sorgen in der e-Stroke Suite für eine automatisierte Auswertung einer multimodalen state-of-the-art Schlaganfalldiagnostik.und zeigt dem behandelnden Arzt auf der Workstation und/oder auf seinem Smartphone/Tablet die Analysedaten aus der KI-Bewertung. Diese Analysedaten dienen dem Arzt als Unterstützung in der Bewertung der SchlaganfallDiagnostik.
Bild © Brainomix

Die Literatur zum Benefit der intrakraniellen Thrombektomien belegt: zehn Minuten Zeitersparnis bei der Therapie bedeuten für den Patienten eine ein Prozent höhere Wahrscheinlichkeit, den Schlaganfall ohne Behinderung zu überleben. „Unsere Erwartungen an die Software wurden nicht nur erfüllt, sondern übertroffen“, bestätigen Prof. Goltz, Dr. Schaumberg und Dr. Dyzmann unisono. Schon nach weniger als fünf Stunden Installationszeit war das System einsatzbereit und kurz danach übermittelte die e-Stroke Suite die erste Auswertung eines Schlaganfalls. Und die gute Zusammenarbeit setzt sich bis heute fort. Alle Software-Updates funktionieren problemlos und auch Änderungswünsche der Schlaganfallspezialisten werden in der Software innerhalb kurzer Zeit umgesetzt. Dyzmann und seine Kollegen beurteilen den Support von Brainomix als beispiellos.

Vom technischen Ablauf betrachtet werden die die CT-Untersuchungen direkt ins PACS und parallel zur lokal installierten e-Stroke Software geleitet. Die Verarbeitungszeit eines nativen Schädel-CT dauert etwa eine Minute, die der CTA eine Minute und 20 Sekunden und die der CT-Perfusion nicht länger als eine Minute und 30 Sekunden. Die Analysesoftware läuft auf virtuellen Maschinen im PACS – sämtliche Patientendaten bleiben im Krankenhaus. In die App gelangen die Bilder ausschließlich pseudonymisiert über einen Cloud-Service. Der Gesamtablauf geht vollkommen automatisiert im Hintergrund von statten. Es bedarf keines einzigen Klicks, weder von der MTRA noch von einem Arzt.

Der einzige Wunsch, den Prof. Jan Peter Goltz, Dr. Jens Schaumberg und Dr. Christian Dyzmann an Brainomix haben: „Momentan werden nur Verschlüsse im der mittleren Hirnarterie und intracraniellen Hauptschlagader erkannt. Schön wäre es, wenn auch die Verschlüsse der vorderen und hinteren Hirnarterien erkannt würden und eine Rekonstruktion des extrakraniellen Verlaufes der hirnversorgenden Arterien zur Verfügung gestellt würde.“

Das Unternehmen hat jedoch bereits erklärt, dass sich sowohl die Erkennung der Verschlüsse der vorderen und hinteren Hirnarterie als auch eine übersichtliche 3D-Funktionalität in der Entwicklung befinden.

www.sana.de/luebeck www.brainomix.com

Die Sana Kliniken AG ist die drittgrößte private Klinikgruppe in Deutschland. Das Unternehmen zählt zu den bedeutendsten Anbietern im Bereich integrierter Gesundheitsdienstleistungen. Das Geschäftsmodell ist auf langfristigen Erfolg und das Vertrauen der Stakeholder zum Unternehmen angelegt. Dazu gehören innovative Leistungsangebote, eine Unternehmenssteuerung auf wertebasierten Erfolgsfaktoren und die Verpflichtung zur Transparenz.