Registrazione diretta del paziente di un elettrocardiogramma bipolare a tre piombo utilizzando uno smartwatch con funzione ECG
11 dicembre 2019
Descriviamo un protocollo per la registrazione diretta dal paziente di un elettrocardiogramma bipolare a tre piombo da parte di uno smartwatch che funziona in modo identico ai cavi Einthoven degli elettrocardiogrammi standard. Ciò consente ai pazienti di registrare elettrocardiogrammi da soli immediatamente dopo l'insorgenza dei sintomi.
Questo protocollo consente ai soggetti che possiedono uno smartwatch con funzione ECG di registrare tre ECG di piombo del segnale bipolare paragonabili a Einthoven porta da uno a tre da un ECG standard. Questa tecnica può aiutare a rilevare aritmie cardiache o ischemia miocardica. I soggetti potrebbero aiutare un medico a identificare le anomalie dell'ECG immediatamente dopo l'insorgenza dei sintomi.
Questo metodo può essere applicato principalmente a tutti i dispositivi di registrazione bipolari ECG e smartwatch con funzione ECG, ad eccezione del protocollo per l'invio di PDF al medico, che è specifico per l'app del dispositivo. È importante che il soggetto sia in grado di generare un buon contatto con la pelle, specialmente durante la registrazione dei lead due e tre. Può essere difficile registrare Einthoven conduce due e tre perché l'orologio deve essere posizionato nell'addome inferiore dell'individuo.
Pertanto una posizione di riposo è obbligatoria. A dimostrare la procedura sarà Sven Kaese, un collega del nostro dipartimento. Per registrare un ECG standard, utilizzare un dispositivo ECG comune e regolare la velocità di corsa della carta a 50 millimetri al secondo.
Eseguire la registrazione dopo un periodo di riposo di cinque minuti in posizione supina. Posizionare gli elettrodi del braccio destro e sinistro vicino alle spalle e gli elettrodi della gamba destra e sinistra vicino alle caviglie. Quindi posizionare gli elettrodi V1 e V2 nel quarto spazio intercostale rispettivamente alle linee parasternali destra e sinistra.
Posizionare l'elettrodo V4 nel quinto spazio intercostale alla linea della mediaclavicolare e l'elettrodo V3 tra il V2 e il V4. Quindi posizionare l'elettrodo V5 nel quinto spazio intercostale sulla linea ascellare anteriore e l'elettrodo V6 sulla linea ascellare media. Una volta che tutti gli elettrodi sono in posizione, registrare un ECG standard a 12 piombo con il dispositivo ECG. Registrare l'ECG dello smartwatch immediatamente dopo aver registrato l'ECG standard.
Abilitare l'applicazione per la registrazione ECG, che registrerà un ECG di 30 secondi dopo un corretto contatto della pelle con lo smartwatch. Registra Einthoven uno posizionando la parte posteriore dello smartwatch sul polso sinistro e il dito indice destro sulla corona. Quindi, registrare Einthoven due posizionandolo sull'addome inferiore sinistro e il dito indice destro sulla corona.
Infine, registrare Einthoven tre nella stessa posizione, ma con l'indice sinistro sulla corona. Assicurarsi che l'indice destro e sinistro non contatti la pelle del polso dell'addome inferiore e che il soggetto non si muova durante la registrazione. Utilizzare la funzione Invia PDF al medico per creare un documento PDF di ogni lead ECG smartwatch.
Quindi stampare l'ECG digitale su carta per il confronto con l'ECG standard. Classificare tutti gli ECG smartwatch come di qualità moderata se almeno tre complessi QRS consecutivi mostrano una qualità del segnale senza rumore e non ci sono artefatti nelle linee isoelettriche tra complessi. Se questo è vero per 10 complessi QRS, classificare l'ECG come di buona qualità.
Quindi, eseguire analisi statistiche sugli ECG. Il protocollo di registrazione smartwatch è stato testato su 100 soggetti sani, tutti gestiti dalla procedura di registrazione ECG dopo un breve tutorial. Del totale degli ECG registrati, il 92% era di buona qualità del segnale e l'8% di qualità moderata del segnale.
Nonostante le diverse velocità di scrittura delle curve ECG standard e smartwatch, le morfologie dei tre canali erano chiaramente identiche. A tre cardiologi accecati è stato chiesto di assegnare gli ECG smartwatch ai corrispondenti lead Einthoven in ogni argomento e tutti e tre hanno assegnato correttamente gli ECG da 89 partecipanti. Tutti gli errori di assegnazione sono stati commessi negli ECG con una buona qualità del segnale, ma gli errori si sono verificati in soggetti statisticamente più vecchi.
Quando si tenta questa procedura, la cosa più importante è eseguire registrazioni in condizioni di riposo per ottenere la migliore qualità del segnale ECG. Le registrazioni ECG del piombo toracico possono anche essere registrate con un dispositivo mobile per fornire ulteriori informazioni sulla parete interna del ventricolo sinistro. Questa tecnica può consentire un diffuso potenziale diagnostico in un ambiente ambulatoriale per disturbi cardiaci.
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Panoramica
Questo protocollo permette ai pazienti di registrare tre elettrocardiogrammi bipolari utilizzando uno smartwatch, funzionando in modo simile ai lead di Einthoven standard. Questo metodo consente la registrazione immediata dell'ECG dopo l'insorgenza dei sintomi, aiutando nella rilevazione di problemi cardiaci.
Componenti principali dello studio
Area della scienza
- Eletrofisiologia
- Cardiologia
- Tecnologia indossabile
Contesto
- Gli smartwatch con capacità ECG stanno diventando sempre più diffusi.
- La rilevazione precoce delle aritmie cardiache è cruciale per l'esito del paziente.
- Gli ECG tradizionali richiedono ambienti clinici, limitando l'accesso immediato del paziente.
- Questo protocollo mira a consentire ai pazienti di monitorare la propria salute cardiaca.
Obiettivo dello studio
- Permette ai pazienti di registrare ECG in modo indipendente.
- Facilita l'identificazione immediata di anomalie ECG.
- Valuta la fattibilità dell'uso degli smartwatch per la registrazione ECG.
Metodi utilizzati
- Utilizzo di uno smartwatch con funzione ECG.
- Registrazione di tre lead bipolari comparabili ai lead di Einthoven.
- Garantire un buon contatto con la pelle durante la registrazione.
- Protocollo specifico per l'invio dei dati ECG ai fornitori di assistenza sanitaria.
Risultati principali
- I pazienti possono registrare con successo ECG comparabili ai metodi standard.
- La raccolta immediata dei dati aiuta nell'intervento medico tempestivo.
- Sfide notate nel raggiungere un corretto posizionamento dei lead.
- Potenziale per un'applicazione più ampia su vari dispositivi.
Conclusioni
- Questo protocollo migliora il coinvolgimento del paziente nel monitoraggio della salute cardiaca.
- La registrazione ECG con smartwatch può essere uno strumento prezioso nella pratica clinica.
- Sono necessari ulteriori studi per ottimizzare le tecniche di posizionamento dei lead.
Domande frequenti
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.
