Lassen sich Herzerkrankungen am Klang der Stimme erkennen?

Seit wann beschäftigt man sich in der Medizin mit einer KI­gestütz­ten stimmbasierten Diagnostik?

Das Thema wird bereits seit etwa zehn Jahren erforscht. 

Ging es von Anfang an um Herz­erkrankungen?

Anfangs konzentrierte sich die Wissenschaft auf neurodegenerative Erkrankungen, also auf Erkrankungen, die mit dem Untergang von Nervenzellen einhergehen. Der Zusammenhang zwischen Herz und Stimme ist erst seit zwei, drei Jahren in den Blick der Forscherinnen und Forscher geraten.

Haben Sie ein Beispiel für die Stimmanalyse bei neurodegenera­tiven Erkrankungen?

Ein Beispiel ist Parkinson, die zweithäufigste neurodegenerative Erkrankung nach Alzheimer. Bei Parkinson-Kranken kann sich die Stimme bereits in einem frühen Stadium auffällig verändern, sie wird leiser, brüchiger und zittriger. Zugleich wird die Aussprache verwaschener. KI-Anwendungen können diese Veränderungen mit relativ hoher Genauigkeit erkennen.

Und was nutzt das dem Patienten?

Die stimmbasierte KI kann Medizinerinnen und Medizinern dabei helfen, Parkinson-Erkrankungen früh zu erkennen und rechtzeitig Gegenmaßnahmen zu ergreifen. 

Dass eine Erkrankung wie Parkin­son die Sprache auf charakteristi­sche Weise verändert, kann man sich auch als medizinischer Laie vorstellen. 

In der Tat, wenn jemand aufgrund einer beginnenden Parkinson-Erkrankung anders spricht, fällt das auch den Mitmenschen auf. Deshalb lag der Gedanke nahe, in diesem Bereich der Medizin Stimmproben zur Diagnose zu nutzen. Inzwischen kann die KI uns zunehmend auch auf weniger auffällige oder sogar für Menschen unmerkliche Stimmveränderungen hinweisen – nicht nur in der Herzmedizin 

Wo denn noch?

Personen mit einem Typ-2-Diabetes und hohen Blutzuckerwerten haben häufig eine eher schwache, etwas heisere Stimme. In einer kanadischen Studie fanden Forscher mit der KI stimmliche Merkmale, die Personen mit und ohne Diabetes unterscheiden. Eine derartige KI-Anwendung wird sich künftig womöglich nutzen lassen, um größere Bevölkerungsgruppen zu screenen, etwa mithilfe des Smartphones. 

Und was wäre hier der Nutzen? 

In Deutschland wissen schätzungsweise zwei Millionen Menschen nichts von ihrer Diabetes-Erkrankung. Wenn die KI aufgrund der Stimmanalyse einen ersten Verdacht meldet, würde man der betreffenden Person vorschlagen, den Blutzuckerspiegel regelmäßig kontrollieren und bei Bedarf behandeln zu lassen. Je länger ein Diabetes unentdeckt voranschreitet, desto eher kommt es zu Folgeerkrankungen, etwa koronarer Herzkrankheit. Deshalb ist es wichtig, einen dauerhaft zu hohen Blutzuckerspiegel frühzeitig zu erkennen und konsequent zu behandeln. 

Heiser ist jeder einmal. Was verursacht die spezielle Form von Heiserkeit bei Diabetes? 

Das weiß man noch nicht genau. Vermutlich beeinflusst ein dauerhaft zu hoher Zuckerspiegel im Blut die Elastizität der Stimmbänder und schädigt sowohl die Muskulatur als auch die Nerven des Kehlkopfs. 

Noch einmal konkret: Was verspre­chen Ihre Forschungsarbeiten im Hinblick auf die Lebensqualität von Herzschwächepatienten?

Es geht auf lange Sicht darum, die Stimme als Frühwarnsystem zu nutzen. Personen mit schwerer Herzschwäche könnten dann beispielsweise ihre Stimme per Smartphone zu Hause aufnehmen und zur Auswertung übermitteln.

Und was geschieht, wenn das KI­basierte Programm entdeckt, dass sich die Stimme einer telemedizi­nisch betreuten Person auffällig verändert hat?

Der Patient kann zu Hause ärztlich beraten und seine Therapie rechtzeitig angepasst werden. Dann muss es erst gar nicht so weit kommen, dass er mit erheblichen Wassereinlage-rungen und akuter Luftnot ins Krankenhaus eingeliefert wird. Das ist ein erheblicher Gewinn an Lebensqualität. Hinzu kommt, dass sich die Herzschwäche mit jeder Dekompensation verschlechtert. Auch das ließe sich verhindern.

Wenn der Körper Wasser einlagert, steigt das Körpergewicht. Wäre es für Menschen mit schwerer Herz­schwäche nicht einfacher, sich auf eine Waage zu stellen, um Krisen frühzeitig zu erkennen?

Unsere Patienten sind meist älter, und das tägliche Wiegen fällt ihnen oft schwer. Eine schnelle Gewichtszunahme wird auch nicht immer mit einer drohenden Dekompensation in Zusammenhang gebracht, sondern eher damit, zu viel gegessen zu haben. Wir meinen, dass es einfacher ist, wenn Betroffene täglich ihren Satz ins Telefon sprechen. Und es ist zuverlässiger.

Eine Künstliche Intelligenz, die Krankheiten über die Analyse der Stimme diagnostiziert … kann sie bald auch Ärztin oder Arzt erset­zen?

Die technischen Möglichkeiten der KI entwickeln sich derzeit sehr dynamisch. Wir können mit ihrer Hilfe in einer zuvor kaum vorstellbaren Geschwindigkeit und Tiefe Einblick in biologische Daten und Abläufe gewinnen. Es ist eine enorm spannende Zeit in der Medizin! Die Künstliche Intelligenz kann ärztliches Handeln aber immer nur unterstützen – wie andere technische Anwendungen auch. 

Zum Schluss interessiert es mich noch, welche Ansprüche an die Texte für die Stimmproben gestellt werden.

Die Fachleute von Noah Labs achten darauf, dass der Satz möglichst gute Sprachqualitäts-Signale übermitteln kann. Aber es geht dabei auch um Motivation und Freude: Je interessanter man die Stimmprobe gestaltet, desto leichter fällt es den Menschen, jeden Tag an sie zu denken.

Die Fragen stelle Susanne Paulsen, Wissenschaftsjournalistin