使用具备心电图功能的智能手表由患者自主记录双极三导联心电图

摘要

我们介绍一种由患者自主操作的智能手表三导联双极心电图注册方案，其功能与标准心电图的爱因托芬导联完全相同。该方法使患者在症状出现后可立即自行记录心电图。

摘要

心律失常和心血管疾病是发达国家主要的公共卫生问题。预防医学的一个重要目标是通过早期检测心房颤动（AF）以减少心血管死亡，因为心房颤动可能引发中风，或在急性冠状动脉综合征中早期发现危及生命的心肌缺血。当患者出现症状但无法立即进行心电图（ECG）诊断检测，或观察时间较短，或无法立即就医时，心律失常的检测往往具有挑战性。智能手表和其他可穿戴设备能够记录单导联心电图，但单导联心电图通常不足以诊断心血管疾病。即使仅依靠单导联双极心电图的信息，诊断心房颤动也可能存在困难。一些智能设备使用光电容积描记法（photoplethysmography）来检测心脏节律，但该技术只能间接提示潜在的心脏节律，易受干扰，且无法用于检测心肌缺血。类似于常规心电图中使用的爱因托芬（Einthoven）导联的三导联双极心电图，可为心律失常的检测甚至其他心血管疾病（如缺血性心脏病）的诊断提供有用信息。因此，我们描述了一种利用智能手表由患者自主操作记录爱因托芬三导联心电图的实验方案。

引言

智能手表或其他所谓的“可穿戴设备”在西方国家的普及程度日益提高，日常使用率呈急剧上升趋势。近80%的美国居民拥有智能手机，超过10%的人拥有智能手表¹。由于采用了发光二极管（LED）光源和光电二极管的光电容积脉搏波（photoplethysmographic）传感器，部分智能手表能够记录脉搏频率及心律异常¹。该功能可实现对心律失常（尤其是心房颤动，AF）的高诊断准确率检测^2,3。为了实现真实的心电图（ECG）心律失常检测，已开发出便携式、手持式及可穿戴式心电图设备，以支持通过智能手机进行心电图记录。然而，这些设备仅在患者依从性极高、能够持续随身携带心电图设备的情况下，才能实现由患者主动触发的心电图记录^4,5,6,7。

因此，用于患者医学监测的最佳工具应是一种可供日常使用的智能设备。一些最新一代的智能手表能够记录单导联心电图（ECG），其记录效果可与标准12导联心电图中的双极肢体导联I（Einthoven I）相媲....

方案

本研究遵循《赫尔辛基宣言》进行，并获得威斯特法伦-利珀州医学协会伦理委员会批准（参考编号 2019-456）。

1. 研究

1. 指导受试者如何正确使用智能手表进行心电图记录。

2. 使用普通设备记录标准12导联心电图

1. 使用常规心电图设备进行标准心电图记录。
2. 将走纸速度调整为 50 mm/s。
3. 受试者平卧休息 5 分钟后进行心电图记录。
4. 将右上肢电极置于右肩附近。
5. 将左上肢电极置于左肩附近。
6. 将右下肢电极置于右踝附近。
7. 将左下肢电极置于左踝附近。
8. 将 V1 电极置于右侧胸骨旁线第四肋间。
9. 将 V2 电极置于左侧胸骨旁线第四肋间。
10. 将 V3 电极置于 V2 与 V4 电极之间。
11. 将 V4 电极置于锁骨中线第五肋间。
12. 将 V5 电极置于腋前线第五肋间。
13. 将 V6 电极置于腋中线第五肋间。
14. 使用标准心电图设备记录标准 12 导联心电图。
    注意：记录心电图时患者应保持不动，以避免产生心电图伪影。

3. 使用具有心电图功能的智能手表记录I-I....

结果

在100名健康受试者（女性66名）的队列中，我们评估了智能手表记录方案的可行性。受试者特征见表1。在简短培训后，所有志愿者均能独立完成使用智能手表进行心电图（ECG）记录的操作。全部300份智能手表心电图均可用于后续分析，且信号质量至少达到可用于诊断的水平。其中，277份（92%）质量良好，23份（8%）信号质量中等。三位不知情的心脏病专家被要求将每位受试者的智能手表心电图正确匹配至对应的爱因索文导联（Einthoven导联）。他们成功将278份（93%）智能手表心电图正确匹配至12导联心电图中的对应I、II和III导联（个体匹配率范围为93%–97%）。三位不知情的心脏病专家均能将89名受试者（89%）的心电图正确匹配至对应的爱因索文导联。单导联与对应爱因索文导联的比较见图2。匹配错误出现在11名志愿者中。其中5名受试者的心电图被超过一位心脏病专家错误匹配至对应的爱因索文导联。Fleiss kappa分析显示评估者间一致性中等（kappa = 0.437；p < 0.001）。组内相关系数为0.703。所有匹配错误均发生在智能手表心电图.......

讨论

智能手机和智能手表等智能设备在日常生活和医疗护理中的应用日益广泛¹。这些新型设备和应用程序可能对公众的健康意识产生重大影响，但其有效性的使用需通过研究进行验证⁸。据我们所知，本课题组是首个开发出利用智能手表实现单导联心电图记录、并对应传统Einthoven I-III导联心电图方法的团队¹⁴。

患者自主进行心电图记录的操作流程中，一个重要环节是对智能手表及其配套应用程序的使用进行充分指导。需要指导患者将智能手表背面放置于左臂手腕处或左下腹部，并将左手或右手的食指置于智能手表的表冠上。为了优化智能手表心电图的质量，应建议使用者在记录心电图期间保持静止，以避免产生心电图伪影。此外，食指不应接触手腕或腹部。同时，智能手表心电图记录应在仰卧位进行，类似于标准心电图记录。如果患者发现所记录的心电图因伪影导致质量不佳，改善皮肤接触可能有助于提高信号质量。经过简短培训后，我们所有100名受试者均能自行将智能手表置于指定位置，完成三导联心电图记录。因此，在.......

材料

本文使用的材料清单

姓名	公司	目录编号	评论
Apple Watch Series 4	Apple	具有双极心电图功能的智能手表
IBM SPSS Statistics	IBM	Mac版25版本
MAC 5500	GE Healthcare	标准12通道心电图设备