HU-Physiker gewinnen internationalen Preis „Computing in Cardiology Challenge 2013“

Niels Wessel und Maik Riedl aus dem Bereich Kardiovaskuläre Physik der Humboldt-Universität zu Berlin wurden gemeinsam mit Ingenieuren der Technischen Universität Dresden mit dem Preis „Computing in Cardiology Challenge 2013“ geehrt. Dabei handelt es sich um einen internationalen Auszeichnung auf dem Gebiet der Analyse medizinischer Daten, einem interdisziplinären Forschungsgebiet aus Medizin, Physik, Informatik und Ingenieurswissenschaft.

Das diesjähriges Thema lautete „Noninvasive Fetal ECG“ (Nichtinvasive Messung des fötalen Elektrokardiogramms). Ziel war es, die fötalen Herzschläge aus elektrophysiologischen Aufnahmen am Bauch von schwangeren Frauen zu extrahieren. Die Schwierigkeit dabei ist, dass das fötale Signal von der mütterlichen elektrischen Herzaktivität und anderen störenden Einflüssen überlagert ist und selbst eine visuelle Detektion schwer möglich ist. „Eine nicht-invasive automatische Extraktion der fötalen elektrischen Herzaktivität wäre für die pränatale Diagnostik und das pränatale ‚Homemonitoring’ von größtem Nutzen, da so lebensbedrohliche Zustände des Fötus, wie z.B. eine Unterversorgung mit Sauerstoff, detektiert werden könnten“ erklärt der HU-Wissenschaftler Niels Wessel.

„Leider war bis zu Beginn dieses Wettbewerbes kein akzeptabler Algorithmus zur automatischen Bestimmung der fötalen Herzschläge aus solchen nichtinvasiven Messungen bekannt“, so Maik Riedl. Somit war es Ziel des Wettbewerbs, einen Algorithmus mit einer möglichst geringen Fehlerquote zu entwickeln. Dazu wurden nach der Entwicklungsphase den Teilnehmern 100 nichtinvasive Messungen aus verschieden klinischen Studienzentren zur Verfügung gestellt, die mittels der entwickelten Algorithmen bearbeitet wurden. Die detektierten fötalen Herzschläge wurden anschließend an die Wettbewerbsleitung zurückgesendet, die diese mit den Detektionen aus parallel aufgenommenen invasiven Messungen verglichen.

Die Berliner und Dresdner Forscher wurden von den Preisrichtern als beste Gruppe von 50 Forscherteams aus der ganzen Welt dafür ausgezeichnet, dass ihre extrahierten fötalen Herzschläge die geringste Zahl an Fehldetektionen aufwiesen. Die äußerst geringe Fehlerquote wurde von den Wissenschaftlern durch eine Kombination von zwei Methoden erzielt. Die Forscher haben zum einen die Detektion von Mustern, die einem fötalen Herzschlag ähneln, mit Hilfe von neuen selbstoptimierenden Algorithmen verbessert. Zum anderen wurden durch innovative Verfahren die Detektorergebnisse aus den vier Aufzeichnungskanälen einer jeden nichtinvasiven Messung nicht nur zusammengeführt, sondern auch entschieden, ob die Detektionen als fötale Herzschläge gewertet werden.

„Mit diesem Gewinn wird unsere langjährige Arbeit im Feld der Kardiovaskulären Physik gewürdigt. Die erfolgreiche Kooperation mit der Gruppe von Prof. Malberg der TU Dresden zeigt zum wiederholten Mal das Potential interdisziplinärer Zusammenarbeit, einem Grundprinzip unserer Arbeitsgruppe.“ freut sich Niels Wessel.

Der Wettbewerb „Computing in Cardiology“ wird seit dem Jahr 2000 jährlich von PHYSIONET, einer Forschergruppe des Boston's Beth Israel Deaconess Medical Center, der Harvard Medical School, der Boston Universität, der McGill Universität und des Massachusetts Institute of Technology ausgetragen. Ziel dieses internationalen Wettbewerbs ist es, mittels innovativer Analysemethoden aktuelle Probleme in der klinischen Diagnostik zu lösen.

Kontakt
PD Dr. Niels Wessel
Humboldt-Universität zu Berlin
Tel.: 030 2093-99181
niels.wessel@physik.hu-berlin.de