Blutgerinnsel erkennen, bevor sie auftreten

Forscher der Universität Tokio haben einen Weg gefunden, um die Gerinnungsaktivität im Blut in Echtzeit zu beobachten – ohne invasive Verfahren. Mithilfe eines neuartigen Mikroskops und künstlicher Intelligenz (KI) zeigen sie in ihrer Studie, wie die Verklumpung von Blutplättchen bei Patienten mit koronarer Herzkrankheit (KHK) verfolgt werden kann, was den Weg für sicherere und individuellere Behandlungen ebnet.

Eine neue Bildgebungstechnik könnte die Behandlung von Herzerkrankungen personalisieren, indem sie das Verhalten von Blutplättchen in Echtzeit beobachtet

Wenn Sie sich schon einmal geschnitten haben, haben Sie Blutplättchen in Aktion gesehen – diese winzigen Blutzellen sind wie Notfallhelfer, die herbeieilen, um die Wunde zu verschließen und die Blutung zu stoppen. Manchmal reagieren sie jedoch übermäßig. Bei Menschen mit Herzerkrankungen können sie gefährliche Gerinnsel in den Arterien bilden, die zu Herzinfarkten oder Schlaganfällen führen können.„Thrombozyten spielen eine entscheidende Rolle bei Herzerkrankungen, insbesondere bei CAD, da sie direkt an der Bildung von Blutgerinnseln beteiligt sind“, erklärte Dr. Kazutoshi Hirose, Assistenzprofessor am Universitätsklinikum Tokio und Hauptautor der Studie. „Um gefährliche Gerinnsel zu verhindern, werden Patienten mit KHK häufig mit Thrombozytenaggregationshemmern behandelt. Es ist jedoch nach wie vor schwierig, die Wirksamkeit dieser Medikamente bei jedem einzelnen Patienten genau zu beurteilen, weshalb die Überwachung der Thrombozytenaktivität sowohl für Ärzte als auch für Forscher ein wichtiges Ziel ist.“

Diese Herausforderung veranlasste Hirose und seine Mitarbeiter, ein neues System zur Überwachung der Thrombozytenbewegung zu entwickeln, das ein optisches Hochgeschwindigkeitsgerät und künstliche Intelligenz nutzt. Die Forscher haben ein hochmodernes Gerät namens Frequenzmultiplexmikroskop (FDM) verwendet, das wie eine superschnelle Kamera funktioniert und scharfe Bilder von Blutkörperchen im Fluss aufnimmt. „Genau wie Verkehrskameras jedes Auto auf der Straße erfassen, nimmt unser Mikroskop jede Sekunde Tausende von Bildern von Blutkörperchen in Bewegung auf. Diese Bilder werden dann mithilfe künstlicher Intelligenz analysiert. Die KI kann erkennen, ob es sich um eine einzelne Blutplättchen (wie ein Auto), eine Ansammlung von Blutplättchen (wie einen Stau) oder sogar um eine mitfahrende weiße Blutkörperchen (wie ein Polizeiauto, das im Stau steckt) handelt, “ erklärt Co-Autor Yuqi Zhou, Assistenzprofessor für Chemie an der Universität Tokio.

Das Forschungsteam wandte diese Technik auf Blutproben von über 200 Patienten an. Die Bilder zeigten, dass Patienten mit akutem Koronarsyndrom mehr Thrombozytenaggregate hatten als Patienten mit chronischen Symptomen – was die Annahme stützt, dass diese Technologie das Gerinnungsrisiko in Echtzeit verfolgen kann. „Ein Teil meiner wissenschaftlichen Neugierde rührt von den jüngsten Fortschritten in der Hochgeschwindigkeitsbildgebung und künstlichen Intelligenz her, die neue Möglichkeiten zur Beobachtung und Analyse von Blutzellen in Bewegung eröffnet haben“, sagte Dr. Keisuke Goda, Professor für Chemie an der Universität Tokio, der das Forschungsteam leitete. KI kann Muster ‚sehen‘, die über das hinausgehen, was das menschliche Auge erkennen kann.

Mit der Technologie können Ärzte in Echtzeit sehen, wie sich die Thrombozyten jedes einzelnen Patienten verhalten

Eine der wichtigsten Erkenntnisse war, dass eine einfache Blutentnahme aus dem Arm – und nicht aus den Herzarterien – nahezu die gleichen Informationen lieferte.„Wenn Ärzte wissen wollen, was in den Arterien, insbesondere in den Herzkranzgefäßen, vor sich geht, müssen sie normalerweise invasive Verfahren anwenden, wie zum Beispiel einen Katheter durch das Handgelenk oder die Leiste einführen, um Blut zu entnehmen“, so Hirose. Die Forscher haben herausgefunden, dass eine normale Blutentnahme aus einer Armvene dennoch aussagekräftige Informationen über die Thrombozytenaktivität in den Arterien liefern kann. Das ist spannend, weil es den Prozess wesentlich einfacher, sicherer und bequemer macht. Langfristig soll diese Technologie Ärzten helfen, die Behandlung von Herzerkrankungen besser auf den einzelnen Patienten zuzuschneiden.

Genauso wie manche Menschen je nach ihrer körperlichen Verfassung mehr oder weniger Schmerzmittel benötigen, haben die Wissenschaftler festgestellt, dass Menschen unterschiedlich auf Thrombozytenaggregationshemmer reagieren. Tatsächlich leiden einige Patienten unter wiederkehrenden Thrombosen, während andere trotz gleicher Thrombozytenaggregationshemmer immer wieder Blutungen haben. Mit ihrer Technologie können Ärzte in Echtzeit sehen, wie sich die Thrombozyten jedes einzelnen Patienten verhalten. Das bedeutet, dass die Behandlung besser an die individuellen Bedürfnisse angepasst werden kann. Die Studie zeigt, dass selbst etwas so Kleines wie eine Blutzelle viel über Ihre Gesundheit aussagen kann.