Patiëntgerichte opname van een bipolaire elektrocardiogram met drie lood met behulp van een SmartWatch met ECG-functie
11 december 2019
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.
Dit protocol stelt proefpersonen die een smartwatch met ECG-functie bezitten in staat om drie bipolaire signaallood's op te nemen die vergelijkbaar zijn met Einthoven, leidt één tot drie van een standaard ECG. Deze techniek kan helpen bij het detecteren van hartritmestoornissen of myocardiale ischemie. Proefpersonen kunnen helpen een arts te identificeren ECG afwijkingen onmiddellijk na het begin van de symptomen.
Deze methode kan voornamelijk worden toegepast op alle bipolaire ECG-opnameapparaten en smartwatches met ECG-functie, met uitzondering van het protocol voor het verzenden van PDF naar de arts, dat specifiek is voor de apparaat-app. Het is belangrijk dat het onderwerp in staat is om een goed huidcontact te genereren, vooral tijdens het opnemen van leads twee en drie. Het kan moeilijk zijn om Einthoven leidt twee en drie op te nemen, omdat het horloge in de onderbuik van het individu moet worden geplaatst.
Daarom is een rustpositie verplicht. Demonstreren van de procedure zal worden Sven Kaese, een collega van onze afdeling. Als u een standaard ECG wilt opnemen, gebruikt u een gemeenschappelijk ECG-apparaat en past u de papiersnelheid aan tot 50 millimeter per seconde.
Voer de opname na een rustperiode van vijf minuten in een supine-positie uit. Plaats de rechter- en linkerarmelektroden in de buurt van de schouders en de rechter- en linkerbeenelektroden in de buurt van de enkels. Plaats vervolgens de V1- en V2-elektroden in de vierde intercostale ruimte op respectievelijk de rechter- en linkerparasternale lijnen.
Plaats de V4-elektrode in de vijfde intercostale ruimte op de midclaviculaire lijn en de V3-elektrode tussen de V2 en V4. Plaats vervolgens de V5-elektrode in de vijfde intercostale ruimte op de voorste axillaire lijn en de V6-elektrode op de midden-oksellijn. Zodra alle elektroden op hun plaats zijn, registreert u een standaard ECG met 12 lood met het ECG-apparaat. Neem de smartwatch ECG direct na het opnemen van de standaard ECG.
Schakel de toepassing in voor ECG-opname, die een ECG van 30 seconden zal opnemen na goed huidcontact met de smartwatch. Neem Einthoven één op door de achterkant van de smartwatch op de linkerpols en de rechter wijsvinger op de kroon te plaatsen. Neem Einthoven vervolgens twee op door het op de linker onderbuik en de rechter wijsvinger op de kroon te plaatsen.
Tot slot, record Einthoven drie in dezelfde positie, maar met de linker wijsvinger op de kroon. Zorg ervoor dat de rechter- en linker wijsvinger geen contact opnemen met de huid van de pols van de onderbuik en dat het onderwerp niet beweegt tijdens de opname. Gebruik de functie PDF naar uw arts verzenden om een PDF-document te maken van elke ECG-lead voor smartwatchs.
Print vervolgens de digitale ECG op papier ter vergelijking met de standaard ECG. Classificeer alle eg's van smartwatch als matige kwaliteit als ten minste drie opeenvolgende QRS-complexen ruisvrije signaalkwaliteit vertonen en er geen artefacten zijn in de iso-elektrische lijnen tussen complexen. Als dit geldt voor 10 QRS complexen, classificeren de ECG als goede kwaliteit.
Voer vervolgens statistische analyses uit op de ECG's. Het smartwatch-opnameprotocol werd getest op 100 gezonde proefpersonen, die allemaal de ECG-opnameprocedure na een korte tutorial beheerden. Van de totale geregistreerde ECG's was 92% van goede signaalkwaliteit en 8% van de matige signaalkwaliteit.
Ondanks verschillende schrijfsnelheden van de standaard en smartwatch ECG curven, waren de morfologieën van de drie kanalen duidelijk identiek. Drie blinde cardiologen werd gevraagd om de smartwatch ECG's toe te wijzen aan de overeenkomstige Einthoven-leads in elk onderwerp en alle drie de ECG's van 89 deelnemers correct toegewezen. Alle toewijzingsfouten werden gemaakt in de ECG's met een goede signaalkwaliteit, maar de fouten deden zich voor bij statistisch oudere proefpersonen.
Bij het proberen van deze procedure, het belangrijkste is om opnames uit te voeren onder rustomstandigheden om de beste ECG signaal kwaliteit te verkrijgen. Borst lood ECG-opnames kunnen ook worden opgenomen met een mobiel apparaat om aanvullende informatie over de binnenwand van de linker ventrikel te geven. Deze techniek kan wijdverbreide diagnostische potentieel in een poliklinische omgeving voor hartaandoeningen mogelijk te maken.
Bekijk het volledige transcript en krijg toegang tot duizenden wetenschappelijke video's
Overzicht
Dit protocol stelt patiënten in staat om drie bipolaire elektrocardiogrammen vast te leggen met behulp van een smartwatch, die functioneert op een vergelijkbare wijze als de standaardafleidingen van Einthoven. Deze methode maakt onmiddellijke ECG-registratie na het ontstaan van symptomen mogelijk, wat bijdraagt aan de detectie van hartproblemen.
Belangrijkste studiecomponenten
Wetenschapsgebied
- Elektrofysiologie
- Cardiologie
- Draagbare technologie
Achtergrond
- Smartwatches met ECG-mogelijkheden worden steeds gebruikelijker.
- Vroege detectie van hartritmestoornissen is cruciaal voor de uitkomsten voor de patiënt.
- Traditionele ECG's vereisen een klinische setting, wat de directe toegang voor de patiënt beperkt.
- Dit protocol heeft tot doel patiënten in staat te stellen hun hartgezondheid zelf te monitoren.
Doel van de studie
- Om patiënten in staat te stellen zelfstandig ECG's vast te leggen.
- Om de onmiddellijke identificatie van ECG-afwijkingen te vergemakkelijken.
- Om de haalbaarheid van het gebruik van smartwatches voor ECG-registratie te beoordelen.
Gebruikte methoden
- Gebruik van een smartwatch met ECG-functie.
- Het registreren van drie bipolaire afleidingen die vergelijkbaar zijn met de afleidingen van Einthoven.
- Het waarborgen van een goed huidcontact tijdens de registratie.
- Specifiek protocol voor het verzenden van ECG-gegevens naar zorgverleners.
Belangrijkste Resultaten
- Patiënten kunnen met succes ECG's registreren die vergelijkbaar zijn met standaardmethoden.
- Onmiddellijke gegevensverzameling draagt bij aan tijdige medische interventie.
- Er zijn uitdagingen opgemerkt bij het bereiken van een correcte plaatsing van de elektroden.
- Potentieel voor bredere toepassing op verschillende apparaten.
Conclusies
- Dit protocol vergroot de betrokkenheid van de patiënt bij de monitoring van de cardiale gezondheid.
- ECG-registratie via een smartwatch kan een waardevol hulpmiddel zijn in de klinische praktijk.
- Verdere studies zijn nodig om de technieken voor de plaatsing van de elektroden te optimaliseren.
Veelgestelde vragen
Relevantie voor de Industrie
Dit protocol maakt patiëntgestuurde acquisitie van drie-afleiding bipolaire ECG-gegevens mogelijk met behulp van algemeen beschikbare smartwatch-technologie, waardoor een kritiek hiaat in ambulante cardiale monitoring wordt opgevuld. Door onmiddellijke, symptoomgestuurde registratie te faciliteren, ondersteunt het de vroege detectie van aritmieën en myocardiale ischemie, waardoor het voorspellend vertrouwen bij cardiovasculaire risicobeoordelingen wordt vergroot. De aanpak sluit aan bij decentrale modellen voor klinische studies en het genereren van real-world evidence, en biedt een schaalbaar instrument voor targetvalidatie en mechanistische risicoreductie in drug development-programma's gericht op de cardiologie.
Strategische toepassingen in biofarmaceutisch R&D
Vroege Ontdekking & Targetvalidatie
- Wetenschappelijke waarde: Maakt het toetsen van therapeutische hypothesen met betrekking tot cardiale veiligheid en effectiviteit mogelijk via toegankelijke, door de patiënt gegenereerde elektrofysiologische gegevens.
- Operationele waarde: Ondersteunt biologische risicoreductie door het leveren van kwantitatieve, tijdgesynchroniseerde ECG-metrieken voor studies naar target-engagement en pathway-modulatie.
Screening & Assayontwikkeling
- Wetenschappelijke waarde: Bereidt gevalideerde biologische systemen (menselijke proefpersonen) voor op downstream-workflows door het tot stand brengen van betrouwbare, reproduceerbare ECG-signaalacquisitie met drie afleidingen.
- Operationele waarde: Pakt assay-standaardisatie en reproduceerbaarheid aan via gedefinieerde huidcontactprotocollen en signaliteitsclassificatie (matig/goed) op basis van de helderheid van het QRS-complex en de stabiliteit van de isoelektrische lijn.
Translationeel & Preklinisch Onderzoek
- Wetenschappelijke waarde: Bespreekt de relevantie voor ziekten via de detectiemogelijkheid van hartritmestoornissen en myocardiale ischemie, wat translationele afstemming van biomarkers in de cardiovasculaire veiligheidsfarmacologie mogelijk maakt.
- Operationele waarde: Beschrijft de continuïteit van ontdekking tot preklinische validatie door een niet-invasieve, ambulante monitoringsbrug te bieden tussen in vitro/in vivo-modellen en de voorspelling van klinische uitkomsten.
Pipeline- & Workflowintegratie
De methode past binnen het ontdekkingscontinuüm van targetvalidatie tot leadidentificatie, in het bijzonder voor cardiologische indicaties waarbij elektrofysiologische veiligheid een cruciaal go/no-go-criterium is.
- Ontdekkingsbiologie: Ondersteunt hypothesetests en de verduidelijking van signaalpaden door het mogelijk maken van de meting van de elektrische activiteit van het hart als functionele uitlezing van doeltarget-modulatie.
- Screening: Beschrijft de gereedheid van de assay via protocolgestuurde plaatsing van de elektroden (Einthoven I, II, III) en onmiddellijke registratie na een standaard-ECG om vergelijkbaarheid te waarborgen.
- Analytiek: Benadrukt kwantitatieve metingen van afhankelijke variabelen (morfologie van het QRS-complex, classificatie van signaalkwaliteit) waarmee teams condities kunnen vergelijken en inter-subject variabiliteit kunnen beoordelen.
- Translationeel onderzoek: Verbindt de methode met preklinische continuïteit door correlatie mogelijk te maken tussen ECG-kenmerken van smartwatches en standaard benchmarks van het 12-afleidingen-ECG, wat risico-gecorrigeerde beslissingen over verdere ontwikkeling ondersteunt.
- Enterprise hergebruik: Positioneert de methode als een herbruikbare capaciteit over verschillende therapeutische gebieden waar monitoring van de cardiale veiligheid vereist is, waardoor de afhankelijkheid van site-gebaseerde ECG-verzameling wordt verminderd.
Operationele & Bedrijfsimpact
- Wetenschappelijke waarde: Voorspellend vertrouwen bij de beoordeling van cardiale veiligheid, vermindering van mechanistische ambiguïteit bij targetvalidatie en ondersteuning bij fenotypische screening van elektrofysiologische risico's.
- Operationele waarde: Standaardisatie via een protocol in rust in rugligging, reproduceerbaarheid over 92% kwaliteitsvolle opnames bij gezonde proefpersonen en schaalbaarheid door de inzet van wearables voor consumenten.
- Strategische waarde: Betere go/no-go-beslissingen door vroege detectie van ischemie/aritmie, kapitaalefficiëntie door vermindering van de belasting van klinische locaties en verminderd biologisch risico in een laat stadium binnen cardiovasculaire geneesmiddelenprogramma's.
- Impact op portfolio: Risico-gecorrigeerde prioritering op basis van drempelwaarden voor de kwaliteit van het ECG-signaal (bijv. ≥10 ruisvrije QRS-complexen voor goede kwaliteit) en voortgangsbeslissingen gebaseerd op de nauwkeurigheid van de toewijzing van afleidingen door een geblindeerde cardioloog (89/100 correct in de trial).
Overwegingen voor implementatie
- Vereiste wetenschappelijke expertise in elektrofysiologie en het ontwerp van interfaces voor draagbare sensoren.
- Behoeften op het gebied van instrumentatie en analytische infrastructuur omvatten een smartwatch met ECG-functie, PDF-exportmogelijkheden en papieren of digitale schuifmaten voor de analyse van het QRS-complex.
- Vereisten voor standaardisatie tussen teams voor training in de plaatsing van elektroden, in het bijzonder voor Einthoven-afleidingen II en III vanwege uitdagingen bij positionering op de onderbuik.
- Overwegingen voor adaptatie tussen modelsystemen zijn beperkt tot menselijke proefpersonen vanwege de afhankelijkheid van patiëntgestuurde apparaatinteractie en huidcontact.
- Praktische beperkingen omvatten de moeilijkheid om optimaal huidcontact te bereiken voor afleidingen II en III, en een verminderde nauwkeurigheid van de toewijzing bij statistisch oudere proefpersonen ondanks een goede signaalkwaliteit.
