Patientengerichtete Aufzeichnung eines bipolaren Drei-Leiter-Elektrokardiogramms mit einer Smartwatch mit EKG-Funktion
11. Dezember 2019
Wir beschreiben ein Protokoll zur patientengesteuerten Registrierung eines dreileitenden bipolaren Elektrokardiogramms durch eine Smartwatch, die identisch mit den Einthoven-Leitungen aus Standard-Elektrokardiogrammen funktioniert. Dies ermöglicht es Patienten, Elektrokardiogramme sofort nach auftretenden Symptomen selbst aufzuzeichnen.
Dieses Protokoll ermöglicht es Probanden, die eine Smartwatch mit EKG-Funktion besitzen, drei bipolare Signal-Lead-EKGs aufzuzeichnen, die mit Einthoven vergleichbar sind, führt eins bis drei von einem Standard-EKG. Diese Technik kann helfen, Herzrhythmusstörungen oder Myokard-Ischämie zu erkennen. Die Probanden könnten einem Arzt helfen, EKG-Anomalien unmittelbar nach Auftreten der Symptome zu erkennen.
Diese Methode kann grundsätzlich auf alle bipolaren EKG-Aufnahmegeräte und Smartwatches mit EKG-Funktion angewendet werden, mit Ausnahme des Protokolls zum Senden von PDF an den Arzt, das für die Geräte-App spezifisch ist. Es ist wichtig, dass das Subjekt in der Lage ist, einen guten Hautkontakt zu erzeugen, vor allem bei der Aufnahme von Leads zwei und drei. Es kann schwierig sein, Einthoven führt zwei und drei zu erfassen, weil die Uhr in den unteren Bauch des Individuums gelegt werden muss.
Daher ist eine Ruheposition obligatorisch. Demonstriert wird das Verfahren von Sven Kaese, einem Kollegen aus unserer Abteilung. Um ein Standard-EKG aufzuzeichnen, verwenden Sie ein gemeinsames EKG-Gerät und stellen Sie die Papierlaufgeschwindigkeit auf 50 Millimeter pro Sekunde ein.
Führen Sie die Aufnahme nach einer fünfminütigen Ruhezeit in einer Supine-Position durch. Platzieren Sie die Elektroden des rechten und linken Arms in der Nähe der Schultern und der rechten und linken Beinelektroden in der Nähe der Knöchel. Platzieren Sie dann die Elektroden V1 und V2 im vierten interkostalen Raum an der rechten bzw. linken parasternalen Linie.
Platzieren Sie die V4-Elektrode im fünften interkostalen Raum an der Mittelklavenlinie und die V3-Elektrode zwischen V2 und V4. Dann legen Sie die V5-Elektrode im fünften interkostalen Raum an der vorderen Achsellinie und die V6-Elektrode an der mittleren Achsellinie. Sobald alle Elektroden an Ort und Stelle sind, nehmen Sie ein Standard-12-Blei-EKG mit dem EKG-Gerät auf. Nehmen Sie das Smartwatch-EKG sofort nach der Aufzeichnung des Standard-EKG auf.
Aktivieren Sie die Anwendung für die EKG-Aufnahme, die ein 30-Sekunden-EKG nach ordnungsgemäßem Hautkontakt mit der Smartwatch aufzeichnet. Zeichnen Sie Einthoven ein, indem Sie die Rückseite der Smartwatch am linken Handgelenk und den rechten Zeigefinger auf die Krone legen. Dann, Rekord Einthoven zwei durch die Platzierung auf den linken Unterbauch und den rechten Zeigefinger auf der Krone.
Schließlich, Rekord Einthoven drei in der gleichen Position, aber mit dem linken Zeigefinger auf der Krone. Stellen Sie sicher, dass der rechte und linke Zeigefinger nicht mit der Haut des Handgelenks des Unterbauchs in Berührung kommen und dass sich das Motiv während der Aufnahme nicht bewegt. Verwenden Sie die Funktion PDF an Ihren Arzt senden, um ein PDF-Dokument von jedem Smartwatch-EKG-Lead zu erstellen.
Drucken Sie dann das digitale EKG auf Papier, um es mit dem Standard-EKG zu vergleichen. Klassifizieren Sie alle Smartwatch-EKGs als moderate Qualität, wenn mindestens drei aufeinander folgende QRS-Komplexe eine geräuschfreie Signalqualität aufweisen und es keine Artefakte in den isoelektrischen Leitungen zwischen komplexen komplexen gibt. Wenn dies für 10 QRS-Komplexe zutrifft, klassifizieren Sie das EKG als gute Qualität.
Führen Sie dann eine statistische Analyse der EKGs durch. Das Smartwatch-Aufnahmeprotokoll wurde an 100 gesunden Probanden getestet, die alle nach einem kurzen Tutorial das EKG-Aufnahmeverfahren leiteten. Von den insgesamt aufgezeichneten EKGs waren 92 % von guter Signalqualität und 8 % der moderaten Signalqualität.
Trotz unterschiedlicher Schreibgeschwindigkeiten der Standard- und Smartwatch-EKG-Kurven waren die Morphologien der drei Kanäle eindeutig identisch. Drei blinde Kardiologen wurden gebeten, die Smartwatch-EKGs den entsprechenden Einthoven-Leads in jedem Fach zuzuweisen und alle drei korrekt die EKGs von 89 Teilnehmern zuzuweisen. Alle Zuordnungsfehler wurden in den EKGs mit guter Signalqualität gemacht, aber die Fehler traten bei statistisch älteren Probanden auf.
Beim Versuch dieses Verfahrens ist das Wichtigste, Aufnahmen unter Ruhebedingungen durchzuführen, um die beste EKG-Signalqualität zu erhalten. Brust-Blei-EKG-Aufnahmen können auch mit mobilem Gerät aufgezeichnet werden, um zusätzliche Informationen über die Innenwand des linken Ventrikels zu geben. Diese Technik kann ein weit verbreitetes diagnostisches Potenzial in einer ambulanten Umgebung für Herzerkrankungen ermöglichen.
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Übersicht
Dieses Protokoll ermöglicht es Patienten, drei bipolare Elektrokardiogramme mit einer Smartwatch aufzuzeichnen, die ähnlich wie Standard-Einthoven-Ableitungen funktionieren. Diese Methode ermöglicht eine sofortige EKG-Aufzeichnung nach dem Auftreten von Symptomen und unterstützt die Erkennung von Herzproblemen.
Wichtige Studienkomponenten
Wissenschaftsbereich
- Elektrophysiologie
- Kardiologie
- Tragbare Technologie
Hintergrund
- Smartwatches mit EKG-Funktionen werden immer häufiger.
- Die frühzeitige Erkennung von Herzrhythmusstörungen ist entscheidend für das Patientenergebnis.
- Traditionelle EKGs erfordern klinische Umgebungen und begrenzen den unmittelbaren Patientenzugang.
- Dieses Protokoll zielt darauf ab, Patienten zu befähigen, ihre Herzgesundheit zu überwachen.
Zweck der Studie
- Um Patienten die unabhängige Aufzeichnung von EKGs zu ermöglichen.
- Um eine sofortige Identifizierung von EKG-Anomalien zu erleichtern.
- Um die Machbarkeit der Verwendung von Smartwatches für EKG-Aufzeichnungen zu bewerten.
Verwendete Methoden
- Nutzung einer Smartwatch mit EKG-Funktion.
- Aufzeichnung von drei bipolaren Ableitungen vergleichbar mit Einthoven-Ableitungen.
- Sicherstellung eines guten Hautkontakts während der Aufzeichnung.
- Spezifisches Protokoll für das Senden von EKG-Daten an Gesundheitsdienstleister.
Hauptergebnisse
- Patienten können erfolgreich EKGs aufzeichnen, die mit Standardmethoden vergleichbar sind.
- Die sofortige Datenerfassung unterstützt eine rechtzeitige medizinische Intervention.
- Herausforderungen bei der Erreichung der korrekten Elektrodenplatzierung festgestellt.
- Potenzial für eine breitere Anwendung auf verschiedenen Geräten.
Schlussfolgerungen
- Dieses Protokoll verbessert das Patientenengagement bei der Überwachung der Herzgesundheit.
- EKG-Aufzeichnungen mit Smartwatches können ein wertvolles Werkzeug in der klinischen Praxis sein.
- Weitere Studien sind erforderlich, um die Elektrodenplatzierungstechniken zu optimieren.
Häufig gestellte Fragen
Executive Industry Relevance
This protocol enables patient-directed acquisition of three-lead bipolar ECG data using widely available smartwatch technology, addressing a critical gap in outpatient cardiac monitoring. By facilitating immediate symptom-triggered recording, it supports early detection of arrhythmias and myocardial ischemia, thereby enhancing predictive confidence in cardiovascular risk assessment. The approach aligns with decentralized clinical trial models and real-world evidence generation, offering a scalable tool for target validation and mechanistic de-risking in cardiology-focused drug development programs.
Strategic Applications in Biopharma R&D
Early Discovery & Target Validation
- Scientific Value: Enables interrogation of therapeutic hypotheses related to cardiac safety and efficacy through accessible, patient-generated electrophysiological data.
- Operational Value: Supports biological de-risking by providing quantitative, time-synchronized ECG metrics for target engagement and pathway modulation studies.
Screening & Assay Development
- Scientific Value: Prepares validated biological systems (human subjects) for downstream workflows by establishing reliable, reproducible three-lead ECG signal acquisition.
- Operational Value: Addresses assay standardization and reproducibility through defined skin contact protocols and signal quality classification (moderate/good) based on QRS complex clarity and isoelectric line stability.
Translational & Preclinical Research
- Scientific Value: Discusses disease relevance through detection capability for cardiac arrhythmias and myocardial ischemia, enabling translational biomarker alignment in cardiovascular safety pharmacology.
- Operational Value: Describes continuity from discovery through preclinical validation by offering a non-invasive, ambulatory monitoring bridge between in vitro/in vivo models and clinical outcome prediction.
Pipeline & Workflow Integration
The method fits within the discovery continuum from target validation to lead identification, particularly for cardiology indications where electrophysiological safety is a key go/no-go criterion.
- Discovery Biology: Supports hypothesis testing and pathway clarification by enabling measurement of cardiac electrical activity as a functional readout of target modulation.
- Screening: Describes assay readiness through protocol-driven lead placement (Einthoven I, II, III) and immediate post-standard-ECG recording to ensure comparability.
- Analytics: Highlights quantitative dependent variable measurements (QRS complex morphology, signal quality classification) that allow teams to compare conditions and assess inter-subject variability.
- Translational Research: Connects the method to preclinical continuity by enabling correlation of smartwatch ECG features with standard 12-lead ECG benchmarks, supporting risk-adjusted advancement decisions.
- Enterprise Reuse: Frames the method as a reusable capability across therapeutic areas requiring cardiac safety monitoring, reducing dependency on site-based ECG collection.
Operational & Enterprise Impact
- Scientific Value: Predictive confidence in cardiac safety assessment, reduction of mechanistic ambiguity in target validation, and support for phenotypic screening of electrophysiological liabilities.
- Operational Value: Standardization via resting supine protocol, reproducibility across 92% good-quality recordings in healthy subjects, and scalability through consumer wearable deployment.
- Strategic Value: Better go/no-go decisions via early ischemia/arrhythmia detection, capital efficiency by reducing clinical site burden, and reduced late-stage biological risk in cardiovascular drug programs.
- Portfolio Impact: Risk-adjusted prioritization based on ECG signal quality thresholds (e.g., ≥10 noise-free QRS complexes for good quality) and advancement decisions informed by blinded cardiologist lead assignment accuracy (89/100 correct in trial).
Implementation Considerations
- Required scientific expertise in electrophysiology and wearable sensor interface design.
- Instrumentation and analytical infrastructure needs include smartwatch with ECG function, PDF export capability, and paper or digital calipers for QRS complex analysis.
- Cross-team standardization requirements for lead placement training, particularly for Einthoven leads II and III due to lower abdominal positioning challenges.
- Adaptation considerations across model systems limited to human subjects due to reliance on patient-directed device interaction and skin contact.
- Practical limitations include difficulty in achieving optimal skin contact for leads II and III, and reduced assignment accuracy in statistically older subjects despite good signal quality.
