Patiëntgerichte opname van een bipolaire elektrocardiogram met drie lood met behulp van een SmartWatch met ECG-functie

Samenvatting

We beschrijven een protocol voor de patiëntgerichte registratie van een drie lead bipolaire elektrocardiogram door een SmartWatch die identiek functioneert met de Einthoven leads van standaard elektrocardiogrammen. Hierdoor kunnen patiënten direct na het begin van de symptomen elektrocardiogrammen op zichzelf opnemen.

Samenvatting

Hartritmestoornissen en hart-en vaatziekten vormen een groot volksgezondheidsprobleem in de ontwikkelde landen. Een belangrijk doel in de preventieve geneeskunde is de afname van cardiovasculair overlijden door vroegtijdige opsporing van atriumfibrillatie (AF), die een beroerte kan veroorzaken, of vroegtijdige opsporing van levensbedreigende myocardiale ischemie in acuut coronair syndroom. Detectie van aritmie is vaak uitdagend als symptomen optreden wanneer patiënten geen kans hebben op een onmiddellijk elektrocardiogram (ECG) diagnostische test, of als de observatieperiode kort is of een onmiddellijk bezoek aan hun arts niet mogelijk is. Smartwatches en andere draagbare apparaten zijn in staat om een enkele lead ECG opname op te nemen, maar een enkele lead ECG is vaak niet voldoende voor de diagnose van cardiovasculaire aandoeningen. Zelfs de diagnose van AF kan moeilijk zijn met alleen informatie van een enkele lead bipolaire ECG. Sommige slimme apparaten gebruiken photoplethysmografie voor het opsporen van hartritme, maar deze techniek kan alleen indirecte hints van het onderliggende hartritme geven, is gevoelig voor interferenties en kan niet worden gebruikt voor de detectie van myocardiale ischemie. Een drie-lead bipolaire ECG zoals de Einthoven leads gebruikt in reguliere Ecg's kunnen nuttige informatie over aritmie detectie of zelfs de diagnose van andere cardiovasculaire aandoeningen zoals ischemie toe te voegen. Daarom beschrijven we een protocol voor de patiëntgerichte opname van een Einthoven drie-lead ECG met behulp van een SmartWatch.

Inleiding

Smartwatches of andere zogenaamde "wearable devices" tonen toenemende populariteit en een steil stijgend dagelijks gebruik in westerse landen. Bijna 80% van de VS-Amerikanen bezitten een smartphone en meer dan 10% hebben een SmartWatch¹. Als gevolg van een photoplethysmographic sensor met behulp van LED-licht en fotodiodes, sommige smartwatches kunnen opnemen Pulse frequentie en onregelmatigheden¹. Deze functie maakt de detectie van aritma's, vooral af, met hoge diagnostische nauwkeurigheid^2,3. Voor de authentieke detectie van ECG aritmie zijn draagbare, handheld en wearable ECG-apparaten ontwikkeld om smartphone-Ondersteunde ECG-opnames mogelijk te maken. Niettemin, deze apparaten kunnen patiënt geactiveerde opname van elektrocardiogrammen alleen als de patiënten ' compliance voor het dragen van het ECG-apparaat is extreem hoog^4,5,6,7.

Zo is het optimale hulpmiddel voor het medisch toezicht van een patiënt een slim apparaat voor dagelijks gebruik. Sommige smartwatches van de laatste generatie maken een single-lead ECG-opname mogelijk vergelijkbaar met bipolaire lead Einthoven I vanuit een standaard 12-kanaals ECG met behulp van de achterzijde van het horloge als de positieve en de kroon als de negatieve elektrode⁸. De ECG-opname wordt door de patiënt gecontroleerd en geactiveerd als zich symptomen voordoen. Daarna maakt een applicatie een PDF-document voor verdere analyse door een zorgverlener. Niettemin, met behulp van slechts een enkele lead ECG voor discriminatie van P-golven voor de diagnose van sinusritme is soms onvoldoende⁹ voor detectie van de P-golf en vaak meerdere ECG-leads vereist⁵. Bovendien is Multi-Channel ECG-opname verplicht voor de diagnose van de meest acute of chronische structurele hartziekten zoals myocardinfarct (MI), longembolie, of tekenen van acuut hartfalen.

Meer dan 100 jaar geleden ontwikkelde Einthoven een methode voor het opnemen van een bipolaire driekanaals ECG¹⁰. Deze drie-kanaals ECG biedt de mogelijkheid om te identificeren van de elektrische hart-as en eventueel de myocardiale ischemie ook, vooral in inferieure gebieden van het myocardium¹¹. Daarom, in de klinische dagelijkse praktijk bipolaire Einthoven leidt I-III zijn essentiële onderdelen van de 12-lead ECG en inschakelen hartritme bepaling of detectie van myocardiale ischemie.

Vroegtijdige diagnose en vooral vroegtijdige behandeling van myocardinfarct is in de afgelopen decennia aanzienlijk verbeterd. Niettemin, vooral vroeg na het begin van de symptomen, aarzelen veel patiënten om contact op te nemen met professionele hulp. Dus, eerste medisch contact en initiatie van adequate behandeling is vaak vertraagd¹². Registratie en overdracht van een patiënt gericht ECG vroeg na het begin van de symptomen kan een specifieke behandeling versnellen en dus een betere uitkomst van de patiënt⁷mogelijk maken. Tot nu toe, ischemie detectie door slimme apparaten is beperkt, omdat voornamelijk single-lood (Einthoven I), of zoals in onze studie, maximale drie-lead (Einthoven I-III) Ecg's kunnen worden opgenomen, die alleen een beperkt gebied van het myocardium vertegenwoordigen.

Verschillende studies gebruikten patiëntgerichte apparaten zoals draagbare ECG-recorders, smartphones, en zeer recent smartwatches, voor detectie van af bij hartpatiënten^1,2,5,9. De Apple Heart Study en het horloge af trial gebruikten de photoplethysmographic LED-lichtsensor van de Smartwatch voor detectie van een onregelmatige of variabele puls, die correleert met aritmie zoals af^1,2. Onvoldoende signaalkwaliteit was de beperkende factor in deze onderzoeken, wat leidde tot een hoge dropout rate². Een andere SmartWatch trial gebruikt fotoplethysmografie voor af-detectie, maar toonde ook verminderde diagnostische nauwkeurigheid in vergelijking met reguliere ECGs¹³.

De detectie van af door de registratie van onregelmatigheden in de puls is de beperkende factor van photoplethysmography, omdat heartbeat-variabele als gevolg van extrasystolen of sinus aritmie kan ook leiden tot onregelmatigheden in de puls. Dus, opname van een ECG door een smartphone of SmartWatch kan verhogen de gevoeligheid en specificiteit van aritmie detectie. Verschillende smartphone-compatibele apparaten kunnen een bipolaire single-lead ECG simuleren Einthoven lood I^5,9opnemen. In een studie werd een bipolaire smartphone-ECG-apparaat gebruikt voor de AF-screening⁹. In dit proces, een kleine spanning van P golven in lood ik leidde tot onjuiste AF bepaling, een beperking wanneer slechts een single-lood ECG beschikbaar⁹. ECG-apparaten voor AF-screening werden ook getest in gehospitaliseerde patiënten op cardio Logic en geriatrische afdelingen⁵. De diagnostische nauwkeurigheid van de geautomatiseerde algoritmen was slechts suboptimaal en extra 12-lead Ecg's waren vaak verplicht. De meeste van deze apparaten hebben de beperking van slechts één ECG lead opname (Einthoven I), die niet altijd voldoende is om te zorgen voor aritmie of repolarisatie detectie.

Slechts één kleine case serie van vijf patiënten toonde aan dat een conventioneel 12-lead ECG kan worden opgenoemd door een conventioneel bipolaire Smartphone-apparaat na modificatie voor unipolaire lead opnames met ECG tabs en draden met alligator clips⁴. Ze toonden ECG-opnames met een goede signaalkwaliteit, maar de beperkende factor is de noodzaak van apparaatmodificaties die de patiëntgerichte Self-ECG-opname compliceert.

Daarentegen voerden we de eerste studie uit voor het opnemen van een ECG met een SmartWatch met de drie bipolaire Einthoven leads als een proof of concept bij gezonde proefpersonen. We konden een hoge graad van consistentie tonen tussen de SmartWatch-leads en de Einthoven leidt vanaf een standaard ECG met behulp van het volgende eenvoudige protocol.

Protocol

Deze studie werd uitgevoerd volgens de verklaringen van Helsinki en goedgekeurd door de ethische commissie van de aerztekammer Westfalen-Lippe (referentienummer 2019-456).

1. studie

1. Instrueer onderwerpen over het gebruik van de Smartwatch voor de juiste ECG-opname.

2. opname van een standaard 12-lead ECG door een gemeenschappelijk apparaat

1. Gebruik een gemeenschappelijk ECG-apparaat voor standaard ECG-opname.
2. Stel de papier snelheid in op 50 mm/s.
3. Voer de ECG-opname na een rustperiode van 5 minuten in rugligging.
4. Plaats de rechter arm-elektrode in de buurt van de rechter schouder.
5. Plaats de linker arm-elektrode in de buurt van de linker schouder.
6. Plaats de rechterbeen elektrode in de buurt van de rechter enkel.
7. Plaats de linker poot elektrode in de buurt van de linker enkel.
8. Plaats de V1-elektrode in de Vierde intercostale ruimte op de rechter parasternal-lijn.
9. Plaats de v2-elektrode in de Vierde intercostale ruimte aan de linker parasternal-lijn.
10. Plaats de V3-elektrode tussen v2 en v4.
11. Plaats de v4-elektrode in de vijfde intercostale ruimte op de midclaviculaire lijn.
12. Plaats de V5-elektrode in de vijfde intercostale ruimte op de anterieure axillaire lijn.
13. Plaats de V6-elektrode in de vijfde intercostale ruimte aan de mid-axillaire lijn.
14. Neem een standaard ECG met 12 leads op met het standaard ECG-apparaat.
    Opmerking: de patiënt mag niet bewegen tijdens de ECG-opname om ECG-artefacten te voorkomen.

3. opname van Einthoven leidt I-III door een SmartWatch met ECG-functie

1. Record SmartWatch ECGs direct na het opnemen van de standaard Ecg's.
2. Schakel de toepassing van de SmartWatch in voor ECG-opnames. Een 30 s ECG wordt direct opgenomen na het juiste huidcontact met de SmartWatch.
3. Neem Einthoven I op door de achterkant van de SmartWatch op de linker pols en de rechter wijsvinger op de kroon te plaatsen (Figuur 1A).
4. Record Einthoven II door het plaatsen van de achterkant van de SmartWatch op de linker onderbuik en de rechter wijsvinger op de kroon (Figuur 1B).
5. Record Einthoven III door het plaatsen van de achterkant van de SmartWatch op de linker onderbuik en de linker wijsvinger op de kroon (Figuur 1C).
   Let op: de rechter-en linker wijsvinger mag geen contact met de huid van de linker pols of linker onderbuik voor adequate ECG-opname. De patiënt mag niet bewegen tijdens de ECG-opname om ECG-artefacten te voorkomen.

4. analyse van de Ecg's

1. Opgenomen SmartWatch-Ecg's worden digitaal opgeslagen via de smartphone-app.
2. Gebruik de functie ' PDF naar uw dokter verzenden ' om een PDF-document te maken van elke SmartWatch ECG-lead. Print de digitale SmartWatch ECG op papier voor vergelijking met de standaard ECG op gedrukt papier.
3. Classificeer alle opgenomen SmartWatch-ecg's met een gematigde signaalkwaliteit als ten minste drie opeenvolgende QRS-complexen ruisvrije signaalkwaliteit vertonen en er geen artefacten zijn in de ISO-lijnen tussen QRS-complexen.
4. Classificeer SmartWatch-ecg's met een goede signaalkwaliteit als ten minste tien QRS-complexen ruisvrije signaalkwaliteit vertonen en er geen artefacten zijn in ISO-lijnen tussen QRS-complexen.

5. statistische analyse

1. Voer statistische analyses uit met behulp van IBM SPSS-statistieken.
   Opmerking: Categorische variabelen worden weergegeven als absolute getallen en percentages. Continue variabelen worden weergegeven als gemiddelde ± standaarddeviatie. Verschillen in metrische uitkomst variabelen werden beoordeeld met één manier herhaalde variantieanalyse (ANOVA) en gekoppelde t-toets. In het geval van binaire variabelen werd de χ2-test gebruikt.

Resultaten

In een cohort van 100 gezonde proefpersonen (66 vrouwelijk) onderzochten we de haalbaarheid van ons SmartWatch-opname protocol. De kenmerken van de proefpersonen worden weergegeven in tabel 1. Na een korte tutorial beheerde alle vrijwilligers de ECG-opnameprocedure met de SmartWatch. Alle 300 SmartWatch Ecg's waren bruikbaar voor verdere analyse met ten minste adequate signaalkwaliteit voor diagnostische doeleinden. Van de totale Ecg's, 277 (92%) waren van goede kwaliteit en 23 (8%) van matige signaalkwa...

Discussie

Slimme apparaten zoals smartphones en smartwatches worden steeds vaker gebruikt in het dagelijks leven en medische zorg¹. Deze nieuwe apparaten en apps kunnen een aanzienlijke invloed hebben op de gezondheidsbewustzijn van de bevolking, maar hun effectieve gebruik moet worden getest in studies⁸. Onze groep was de eerste die deze methode van single-lead ECG-opnames, overeenkomend met de conventionele Einthoven ECG-leads I-III, met behulp van een SmartWatch^1...

Materialen

Lijst van materialen gebruikt in dit artikel

Naam	Bedrijf	Catalogusnummer	Opmerkingen
Apple Watch Series 4	Apple	Smartwatch met bipolaire ECG-functie
IBM SPSS Statistics	IBM	versie 25 voor Mac
MAC 5500	GE Healthcare	Standaard 12-kanaals ECG-apparaat