Patient riktad inspelning av ett bipolärt Treledselektrokardiogram med hjälp av en SmartWatch med EKG-funktion

Summary

Vi beskriver ett protokoll för patient-riktad registrering av en tre bly bipolär elektrokardiogram av en SmartWatch som fungerar identiskt med Einthoven leder från standard elektrokardiogram. Detta gör det möjligt för patienter att registrera elektrokardiogram på egen hand omedelbart efter uppkomsten av symtom.

Abstract

Hjärtarytmier och kardiovaskulära sjukdomar är ett stort folkhälsoproblem i de utvecklade länderna. Ett viktigt mål i förebyggande medicin är minskningen av kardiovaskulär död genom tidig upptäckt av förmaksflimmer (AF), som kan orsaka stroke, eller tidig upptäckt av livshotande myokardischemi i akuta koronara syndrom. Detektion av arytmi är ofta utmanande om symtomen uppträder när patienter inte har någon chans att omedelbart EKG (ECG) diagnostiska tester, eller om observationstiden är kort eller ett omedelbart besök hos sin läkare är inte möjligt. Smartwatches och andra bärbara enheter kan spela in en enda bly EKG-inspelning, men ett enda bly EKG är ofta inte tillräckligt för diagnos av kardiovaskulära sjukdomar. Även diagnos av AF kan vara svårt med endast information från en enda bly bipolär EKG. Vissa smarta enheter använder teknik fotopletysmografi för detektion av hjärtrytm, men denna teknik kan bara ge indirekta inslag av den underliggande hjärtrytmen, är benägna att interferenser, och kan inte användas för detektion av myokardischemi. En tre-bly bipolär EKG som Einthoven leder används i vanliga EKG kan lägga användbar information om arytmi upptäckt eller ens diagnos av andra hjärt-kärlsjukdomar som ischemi. Därför beskriver vi ett protokoll för patient-riktad inspelning av en Einthoven tre-bly EKG med en SmartWatch.

Introduction

Smartwatches eller andra så kallade “bärbara enheter” visar ökande popularitet och en brant stigande daglig användning i västerländska länder. Nästan 80% av oss-amerikaner äger en smartphone och mer än 10% har en SmartWatch¹. På grund av en fotoplethysmographic sensor med LED-ljus och fotodioder, kan vissa smartwatches rekord pulsfrekvens och oegentligheter¹. Denna funktion gör det möjligt att upptäcka arytmier, särskilt AF, med hög diagnostisk noggrannhet^2,3. För autentiska EKG-detektering, bärbara, handhållna och bärbara EKG-enheter har utvecklats för att möjliggöra smartphone-assisterad EKG-inspelningar. Icke desto mindre, dessa anordningar tillåter patient-aktiverad inspelning av elektrokardiogram endast om patienternas efterlevnad för att bära EKG-enheten är extremt hög^4,5,6,7.

Därför skulle det optimala verktyget för patientens medicinska övervakning vara en smart apparat för dagligt bruk. Vissa senaste generationens smartwatches möjliggöra en enda bly EKG-inspelning jämförbar med bipolär bly Einthoven jag från en standard 12-kanals EKG med baksidan av klockan som den positiva och kronan som den negativa elektroden⁸. EKG-inspelningen är Patientstyrd och aktiverad om symtomen uppträder. Därefter skapar ett program ett PDF-dokument för vidare analys av sjukvårdspersonal. Ändå, med endast en enda bly EKG för diskriminering av P-vågor för diagnos av sinus rytm är ibland otillräcklig⁹ för detektion av P-vågen och ofta flera EKG leder krävs⁵. Dessutom, flerkanals EKG-inspelning är obligatoriskt för diagnos av de flesta akuta eller kroniska strukturella hjärtsjukdomar som hjärtinfarkt (MI), lungemboli, eller tecken på akut hjärtsvikt.

För mer än 100 år sedan utvecklade Einthoven en metod för inspelning av en bipolär tre-kanals EKG¹⁰. Detta tre-kanals EKG ger möjlighet att identifiera den elektriska hjärt axeln och möjligen myokardischemi också, särskilt i sämre regioner i hjärtmuskeln¹¹. Därför, i klinisk daglig praxis bipolär Einthoven leder I-III är viktiga delar av 12-bly EKG och möjliggöra hjärtrytm bestämning eller detektion av myokardischemi.

Tidig diagnos och särskilt tidig behandling av hjärtinfarkt har förbättrats avsevärt under de senaste decennierna. Ändå, särskilt tidigt efter uppkomsten av symtom, många patienter tvekar att kontakta professionell hjälp. Sålunda, första medicinska kontakt och initiering av adekvat behandling är ofta försenad¹². Registrering och överföring av patientriktat EKG tidigt efter symtomdebut kan påskynda specifik behandling och därmed möjliggöra ett bättre patientresultat⁷. Fram till nu, ischemi upptäckt av smarta enheter är begränsad, eftersom främst Single-bly (Einthoven i), eller som i vår studie, maximal tre-bly (Einthoven i-III) EKG kan registreras, som endast utgör ett begränsat område av hjärtmuskeln.

Flera studier används patient-riktade enheter som bärbara EKG-inspelare, smartphones, och mycket nyligen smartwatches, för detektion av AF i hjärtpatienter^1,2,5,9. Den äpple hjärtan studera och den se AF prov Använd den photoplethysmographic LED-ljus sensoren om SmartWatch för upptäckten av en oregelbunden eller växlande puls, vilken korrelerar med arytmi lik AF^1,2. Otillräcklig signalkvalitet var den begränsande faktorn i dessa prövningar, vilket ledde till en hög avhopp-frekvens². En annan SmartWatch rättegång används teknik fotopletysmografi för AF upptäckt, men också visade minskad diagnostisk noggrannhet jämfört med vanliga EKG¹³.

Upptäckten av AF genom registrering av puls oegentligheter är den begränsande faktorn för photoplethysmography, eftersom heartbeat variabiliteter på grund av extra systoles eller sinus arytmi kan också orsaka puls oegentligheter. Således, inspelning av ett EKG med en smartphone eller SmartWatch kan öka känsligheten och specificiteten av arytmi upptäckt. Flera smartphone-kompatibla enheter kan spela in en bipolär enkelverkande EKG som simulerar Einthoven bly I^5,9. I en studie, en bipolär smartphone EKG-enhet användes för AF screening⁹. I denna studie, en liten spänning P-vågor i bly jag ledde till felaktig AF bestämning, en begränsning när endast ett enda lead EKG är tillgänglig⁹. EKG-enheter för AF screening testades också på inlagda patienter på kardiologiska och Geriatriska församlingar⁵. Diagnostisk noggrannhet automatiserade algoritmer var endast suboptimala och ytterligare 12-bly EKG var ofta obligatoriskt. De flesta av dessa enheter har begränsningen av endast en EKG-bly inspelning (Einthoven I), vilket inte alltid är tillräckligt för att säkerställa arytmi eller repolarisering upptäckt.

Endast en liten fall serie av fem patienter visade att en konventionell 12 bly EKG är inspelningsbar av en konventionell bipolär smartphone enhet efter modifiering för unipolär bly inspelningar med EKG-flikar och trådar med alligator clips⁴. De visade EKG-inspelningar med god signalkvalitet, men den begränsande faktorn är behovet av enhets modifieringar som kompliserar Patientstyrd själv EKG-inspelning.

Däremot utförde vi den första studien för att spela in ett EKG med en SmartWatch med de tre bipolär Einthoven leder som ett bevis på begreppet friska försökspersoner. Vi kunde visa en hög grad av konsekvens mellan SmartWatch leder och Einthoven leder från en standard EKG med hjälp av följande enkla protokoll.

Protocol

Denna studie utfördes enligt Helsingforsdeklarationen och godkändes av den etiska kommittén för aerztekammer Westfalen-Lippe (referensnummer 2019-456). 1. studie Instruera ämnen om hur man använder SmartWatch för korrekt EKG-inspelning. 2. inspelning av ett standard 12-ledningekg av en gemensam enhet Använd en vanlig EKG-enhet för standard-EKG-inspelning. Justera papperets löphastighet till 50 mm/s. Utför EKG-…

Representative Results

I en kohort med 100 friska försökspersoner (66 kvinnor) undersökte vi genomförbarheten av vårt SmartWatch Recording Protocol. Försökspersonernas egenskaper visas i tabell 1. Efter en kort tutorial alla volontärer lyckades EKG-Inspelningsproceduren med SmartWatch. Alla 300 SmartWatch ECGs var användbara för ytterligare analys med åtminstone tillräcklig signalkvalitet för diagnostik ändamål. Av de totala ECGs, 277 (92%) var av god kvalitet och 23 (8%) av måttlig signalkvalitet. Tre blindade…

Discussion

Smarta enheter som smartphones och smartwatches används alltmer i vardagen och sjukvården¹. Dessa nya enheter och appar kan ha en betydande inverkan på hälsomedvetenheten hos befolkningen, men deras effektiva användning måste testas i studierna⁸. Till det bästa av vår kunskap, var vår grupp den första att utveckla denna metod för Single-bly EKG-inspelningar som motsvarar den konventionella Einthoven EKG leder I-III med hjälp av en SmartWatch^14<…

Materials

Apple Watch Series 4	Apple	Smartwatch with bipolar ECG function
IBM SPSS Statistics	IBM	version 25 for Mac
MAC 5500	GE Healthcare	Standard 12 channel ECG device