Patient instrueret optagelse af en bipolær tre-bly elektrokardiogram ved hjælp af en SmartWatch med EKG-funktion
Summary
Vi beskriver en protokol for Patientstyret registrering af en tre bly bipolar elektrokardiogram af en SmartWatch, der fungerer identisk til Einthoven fører fra standard elektrokardiogrammer. Dette gør det muligt for patienterne at optage elektrokardiogrammer på egen hånd umiddelbart efter symptomernes indtræden.
Abstract
Hjertearytmier og hjerte-kar-sygdomme er et vigtigt folkesundhedsproblem i de udviklede lande. Et vigtigt mål i forebyggende medicin er reduktionen af kardiovaskulær død ved tidlig påvisning af atrieflimren (AF), som kan forårsage slagtilfælde, eller tidlig påvisning af livstruende myokardieiskæmi i akut koronarsyndrom. Påvisning af arytmi er ofte udfordrende, hvis symptomerne opstår, når patienter ikke har nogen chance for øjeblikkelig elektrokardiogram (EKG) diagnostiske test, eller hvis observationsperioden er kort eller et øjeblikkeligt besøg hos deres læge ikke er muligt. Smartwatches og andre bærbare enheder er i stand til at optage en enkelt bly EKG-optagelse, men et enkelt bly-EKG er ofte ikke tilstrækkeligt til diagnosticering af kardiovaskulære lidelser. Selvdiagnose af af kan være svært med kun oplysninger fra en enkelt bly bipolar EKG. Nogle smarte enheder bruger photoplethysmografi til påvisning af hjerterytme, men denne teknik kan kun give indirekte hints af den underliggende hjerterytme, er tilbøjelig til at interferenser, og kan ikke anvendes til påvisning af myokardieiskæmi. En tre-bly bipolar EKG ligesom Einthoven ledninger, der anvendes i regelmæssige ECGs kan tilføje nyttige oplysninger om arytmi påvisning eller endda diagnose af andre hjerte-kar-sygdomme som iskæmi. Derfor beskriver vi en protokol for Patientstyret optagelse af et Einthoven tre-bly-EKG ved hjælp af et SmartWatch.
Introduction
Smartwatches eller andre såkaldte “bærbare enheder” viser stigende popularitet og en stejlt stigende daglig brug i de vestlige lande. Næsten 80% af os-amerikanere ejer en smartphone og mere end 10% har en SmartWatch1. På grund af en photoplethysmographic sensor, der bruger LED-lys og fotodioder, kan nogle smartwatches optage pulsfrekvens og uregelmæssigheder1. Denne funktion muliggør påvisning af arytmier, især af, med høj diagnostisk nøjagtighed2,3. For autentisk EKG-arytmi-detektering er bærbare, håndholdte og wearable EKG-enheder blevet udviklet for at muliggøre smartphone-assisterede EKG-optagelser. Ikke desto mindre tillader disse anordninger kun patient aktiveret optagelse af elektrokardiogrammer, hvis patienternes overholdelse af EKG-anordningen er ekstremt høj4,5,6,7.
Således, det optimale værktøj til en patients medicinske overvågning ville være en smart enhed til daglig brug. Nogle sidste generations smartwatches muliggør en enkelt-bly EKG-optagelse sammenlignelig med bipolar bly Einthoven I fra et standard 12-kanals EKG ved hjælp af bagsiden af uret som den positive og kronen som den negative elektrode8. EKG-optagelsen er patient kontrolleret og aktiveret, hvis der opstår symptomer. Derefter opretter en applikation et PDF-dokument til yderligere analyse af en sundhedsperson. Ikke desto mindre, ved hjælp af kun en enkelt-bly EKG for diskrimination af P bølger til diagnosticering af sinusrytme er undertiden utilstrækkelig9 til påvisning af p-bølge og ofte flere EKG-ledninger er påkrævet5. Derudover er multikanals EKG-optagelse obligatorisk for diagnosticering af de fleste akutte eller kroniske strukturelle hjertesygdomme som myokardieinfarkt (MI), lungeemboli eller tegn på akut hjertesvigt.
Mere end 100 år siden, Einthoven udviklet en metode til registrering af en bipolar tre-kanals EKG10. Denne tre-kanals EKG giver mulighed for at identificere den elektriske hjerte akse og eventuelt myokardieiskæmi samt, især i ringere områder af myokardiet11. Derfor, i klinisk daglig praksis bipolar Einthoven fører I-III er væsentlige dele af 12-bly EKG og muliggøre hjerterytme bestemmelse eller påvisning af myokardieiskæmi.
Tidlig diagnosticering og især tidlig behandling af myokardieinfarkt er blevet væsentligt forbedret i de seneste årtier. Ikke desto mindre, især tidligt efter symptomdebut, mange patienter tøver med at kontakte professionel hjælp. Således er første medicinske kontakt og indledning af passende behandling ofte forsinket12. Registrering og transmission af en patient-instrueret EKG tidligt efter symptomernes indtræden kan accelerere specifik behandling og dermed give et bedre patient resultat7. Indtil nu, iskæmi påvisning af intelligente enheder er begrænset, fordi hovedsagelig enkelt-bly (einthoven i), eller som i vores undersøgelse, maksimal tre-bly (einthoven i-III) ecgs kan optages, som kun repræsenterer et begrænset område af myokardiet.
Flere undersøgelser brugte patient styrede enheder som bærbare EKG-optagere, smartphones og for nylig smartwatches til påvisning af af i hjertepatienter1,2,5,9. Apple Heart Study og Watch af-studiet brugte den photoplethysmographic LED-Light sensor på SmartWatch til påvisning af en uregelmæssig eller variabel puls, som korrelerer med arytmi som af1,2. Utilstrækkelig signalkvalitet var den begrænsende faktor i disse forsøg, hvilket førte til en høj frafaldet rate2. En anden SmartWatch retssag brugt fotopletysmografi for af detektion, men også viste reduceret diagnostisk nøjagtighed i forhold til regelmæssige ecgs13.
Påvisning af af ved registrering af puls uregelmæssigheder er den begrænsende faktor for photoplethysmografi, fordi hjerteslag intra på grund af ekstra systoles eller sinus arytmi kan også forårsage puls uregelmæssigheder. Således kan optagelsen af et EKG af en smartphone eller SmartWatch øge følsomheden og specificiteten af arytmi påvisning. Flere smartphone-kompatible enheder kan optage et bipolar enkelt-bly-EKG, der simulerer einthoven bly I5,9. I en undersøgelse, en bipolar smartphone EKG-enhed blev brugt til AF screening9. I denne retssag, en lille spænding P bølger i bly jeg førte til forkert AF bestemmelse, en begrænsning, når kun en enkelt-bly EKG er til rådighed9. EKG-anordninger til AF-screening blev også afprøvet hos hospitalspatienter på Kardiologiske og geriatriske afdelinger5. Diagnostiske nøjagtighed af de automatiserede algoritmer var kun suboptimal og yderligere 12-bly ECGs var ofte obligatorisk. De fleste af disse enheder har begrænsningen af kun én EKG bly optagelse (Einthoven I), som ikke altid er tilstrækkelig til at sikre arytmi eller repolarisering påvisning.
Kun en lille case serie af fem patienter viste, at en konventionel 12 bly EKG kan optages af en konventionel bipolar smartphone enhed efter modifikation for unipolar bly optagelser med EKG faner og ledninger med alligator clips4. De viste EKG-optagelser med god signalkvalitet, men den begrænsende faktor er behovet for enhedsændringer, der komplicerer Patientstyret selv-EKG-optagelse.
I modsætning hertil udførte vi den første undersøgelse til optagelse af et EKG med et SmartWatch med de tre bipolar Einthoven fører som et bevis på koncept hos raske forsøgspersoner. Vi var i stand til at vise en høj grad af konsistens mellem SmartWatch ledninger og Einthoven fører fra en standard EKG ved hjælp af følgende enkle protokol.
Protocol
Representative Results
Discussion
Smarte enheder som smartphones og smartwatches bruges i stigende grad i dagligdagen og lægebehandling1. Disse nye enheder og apps kan have en betydelig indvirkning på befolkningens sundhedsbevidsthed, men deres effektive anvendelse skal testes i undersøgelser8. Til vores bedste viden, var vores gruppe den første til at udvikle denne metode til single-bly EKG optagelser svarende til konventionelle Einthoven EKG fører I-III ved hjælp af en SmartWatch14…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Denne forskning modtog ingen ekstern finansiering. Vi takker Lisa Tiedemann, ester Krist og Tobias anke for teknisk support.
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 |
References
- Turakhia, M. P., et al. Rationale and design of a large-scale, app-based study to identify cardiac arrhythmias using a smartwatch: The Apple Heart Study. American Heart Journal. 207, 66-75 (2019).
- Dorr, M., et al. The WATCH AF Trial: SmartWATCHes for Detection of Atrial Fibrillation. JACC Clinical Electrophysiology. 5 (2), 199-208 (2019).
- Hochstadt, A., et al. Continuous heart rate monitoring for automatic detection of atrial fibrillation with novel bio-sensing technology. Journal of Electrocardiology. 52, 23-27 (2019).
- Baquero, G. A., Banchs, J. E., Ahmed, S., Naccarelli, G. V., Luck, J. C. Surface 12 lead electrocardiogram recordings using smart phone technology. Journal of Electrocardiology. 48 (1), 1-7 (2015).
- Desteghe, L., et al. Performance of handheld electrocardiogram devices to detect atrial fibrillation in a cardiology and geriatric ward setting. Europace. 19 (1), 29-39 (2017).
- Samol, A., et al. Prevalence of unknown atrial fibrillation in patients with risk factors. Europace. 15 (5), 657-662 (2013).
- Nigolian, A., Dayal, N., Nigolian, H., Stettler, C., Burri, H. Diagnostic accuracy of multi-lead ECGs obtained using a pocket-sized bipolar handheld event recorder. Journal of Electrocardiology. 51 (2), 278-281 (2018).
- Foster, K. R., Torous, J. The Opportunity and Obstacles for Smartwatches and Wearable Sensors. IEEE Pulse. 10 (1), 22-25 (2019).
- Lau, J. K., et al. iPhone ECG application for community screening to detect silent atrial fibrillation: a novel technology to prevent stroke. International Journal of Cardiology. 165 (1), 193-194 (2013).
- Einthoven, W., Fahr, G., De Waart, A. On the direction and manifest size of the variations of potential in the human heart and on the influence of the position of the heart on the form of the electrocardiogram. American Heart Journal. 40 (2), 163-211 (1950).
- Burch, G. E. History of precordial leads in electrocardiography. European Journal of Cardiology. 8 (2), 207-236 (1978).
- Leslie, W. S., Urie, A., Hooper, J., Morrison, C. E. Delay in calling for help during myocardial infarction: reasons for the delay and subsequent pattern of accessing care. Heart. 84 (2), 137-141 (2000).
- Tison, G. H., et al. Passive Detection of Atrial Fibrillation Using a Commercially Available Smartwatch. JAMA Cardiology. 3 (5), 409-416 (2018).
- Samol, A., et al. Recording of Bipolar Multichannel ECGs by a Smartwatch: Modern ECG Diagnostic 100 Years after Einthoven. Sensors (Basel). 19 (13), (2019).
- Avila, C. O. Novel Use of Apple Watch 4 to Obtain 3-Lead Electrocardiogram and Detect Cardiac Ischemia. Permanente Journal. 23, (2019).
