Enregistrement dirigé par le patient d'un électrocardiogramme bipolaire à trois plombs à l'aide d'une montre intelligente avec fonction ECG

Résumé

Nous décrivons un protocole pour l'enregistrement patient-dirigé d'un électrocardiogramme bipolaire de trois plomb par une montre intelligente qui fonctionne identiquement aux fils d'Einthoven des électrocardiogrammes standard. Cela permet aux patients d'enregistrer eux-mêmes des électrocardiogrammes immédiatement après l'apaisement des symptômes.

Résumé

Les arythmies cardiaques et les maladies cardiovasculaires constituent un problème majeur de santé publique dans les pays développés. Un objectif majeur en médecine préventive est la réduction de la mort cardiovasculaire par la détection précoce de la fibrillation auriculaire (AF), qui peut causer un accident vasculaire cérébral, ou la détection précoce de l'ischémie myocardique potentiellement mortelle dans le syndrome coronarien aigu. La détection de l'arythmie est souvent difficile si les symptômes se produisent lorsque les patients n'ont aucune chance de subir un test diagnostique immédiat d'électrocardiogramme (ECG), ou si la période d'observation est courte ou si une visite immédiate chez leur médecin n'est pas possible. Les montres intelligentes et autres appareils portables sont capables d'enregistrer un seul enregistrement ECG plomb, mais un seul plomb ECG n'est souvent pas suffisant pour le diagnostic des troubles cardiovasculaires. Même le diagnostic de AF peut être difficile avec seulement l'information d'un ECG bipolaire de plomb simple. Certains appareils intelligents utilisent la photopléthysmographie pour la détection du rythme cardiaque, mais cette technique ne peut donner que des indices indirects du rythme cardiaque sous-jacent, est sujette à des interférences, et ne peut pas être utilisé pour la détection de l'ischémie myocardique. Un ECG bipolaire à trois plombs comme les fils Einthoven utilisés dans les ECG réguliers peut ajouter des informations utiles concernant la détection de l'arythmie ou même le diagnostic d'autres maladies cardiovasculaires comme l'ischémie. Par conséquent, nous décrivons un protocole pour l'enregistrement dirigé par le patient d'un ECG à trois plombs Einthoven à l'aide d'une montre intelligente.

Introduction

Les montres intelligentes ou autres « appareils portables » affichent une popularité croissante et une utilisation quotidienne en forte hausse dans les pays occidentaux. Près de 80% des Etats-Unis d'Américains possèdent un smartphone et plus de 10% ont une montre connectée¹. En raison d'un capteur photopléthysmographique utilisant le LED-lumière et les photodiodes, quelques montres intelligentes peuvent enregistrer la fréquence d'impulsion et les irrégularités^1. Cette fonctionnalité permet la détection des arythmies, en particulier AF, avec une haute précision diagnostique^2,3. Pour la détection authentique de l'arythmie ECG, des appareils ECG portables, portatifs et portables ont été développés pour permettre des enregistrements ECG assistés par smartphone. Néanmoins, ces dispositifs permettent l'enregistrement patient-activé des électrocardiogrammes seulement si la conformité des patients pour porter le dispositif d'ECG est extrêmement haute^4,5,6,7.

Ainsi, l'outil optimal pour la surveillance médicale d'un patient serait un dispositif intelligent pour une utilisation quotidienne. Certaines montres intelligentes de dernière génération permettent un enregistrement ECG monodirectionnel comparable au plomb bipolaire Einthoven I à partir d'un ECG standard à 12 canaux utilisant l'arrière de la montre comme positif et la couronne comme l'électrode négative⁸. L'enregistrement d'ECG est contrôlé par le patient et activé si les symptômes se produisent. Par la suite, une application crée un document PDF pour une analyse plus approfondie par un professionnel de la santé. Néanmoins, l'utilisation seulement d'un ECG mono-plomb pour la discrimination des ondes P pour le diagnostic du rythme des sinus est parfois insuffisante⁹ pour la détection de l'onde P et souvent plusieurs pistes ECG sont nécessaires⁵. En outre, l'enregistrement multicanal d'ECG est obligatoire pour le diagnostic de la plupart des maladies cardiaques structurales aigues ou chroniques comme l'infarctus du myocarde (MI), l'embolie pulmonaire, ou des signes d'insuffisance cardiaque aigue.

Il y a plus de 100 ans, Einthoven a développé une méthode d'enregistrement d'un ECG¹⁰bipolaire à trois canaux. Cet ECG à trois canaux offre la possibilité d'identifier l'axe cardiaque électrique et peut-être l'ischémie myocardique ainsi, en particulier dans les régions inférieures du myocarde¹¹. Par conséquent, dans la pratique quotidienne clinique bipolaire Einthoven conduit I-III sont des parties essentielles de l'ECG 12 plomb et permettent la détermination du rythme cardiaque ou la détection de l'ischémie myocardique.

Le diagnostic tôt et particulièrement le traitement tôt de l'infarctus du myocarde s'est amélioré sensiblement au cours des dernières décennies. Néanmoins, surtout tôt après l'début des symptômes, de nombreux patients hésitent à contacter l'aide professionnelle. Ainsi, le premier contact médical et l'initiation d'un traitement adéquat sont souvent retardés¹². L'enregistrement et la transmission d'un ECG dirigé par le patient tôt après l'début des symptômes pourraient accélérer le traitement spécifique et ainsi permettre un meilleur résultat patient⁷. Jusqu'à présent, la détection de l'ischémie par des appareils intelligents est limitée, car principalement un seul plomb (Einthoven I), ou comme dans notre étude, les ECG à trois plombs maximaux (Einthoven I-III) peuvent être enregistrés, qui ne représentent qu'une zone limitée du myocarde.

Plusieurs études ont utilisé des dispositifs dirigés par le patient comme les enregistreurs ECG portables, smartphones, et très récemment smartwatches, pour la détection de AF chez les patients cardiaques^1,2,5,9. L'étude Apple Heart et l'essai WATCH AF ont utilisé le capteur photopléthysmographique leD-lumière de la montre intelligente pour la détection d'une impulsion irrégulière ou variable, qui est en corrélation avec l'arythmie comme AF^1,2. La qualité insuffisante du signal a été le facteur limitant dans ces essais, conduisant à un^tauxélevé d'abandon 2 . Un autre essai smartwatch utilisé photopléthysmographie pour la détection AF, mais a également montré une précision diagnostique réduite par rapport aux ECGs réguliers¹³.

La détection de la FA par l'enregistrement des irrégularités de pouls est le facteur limitant de la photopléthysmographie, parce que les variations de battement de coeur dues aux systoles supplémentaires ou à l'arythmie de sinus peuvent également causer des irrégularités de pouls. Ainsi, l'enregistrement d'un ECG par un smartphone ou une montre intelligente peut augmenter la sensibilité et la spécificité de la détection d'arythmie. Plusieurs appareils compatibles smartphone peuvent enregistrer un ECG bipolaire mono-plomb simulant Einthoven plomb I^5,9. Dans une étude, un dispositif ECG bipolaire smartphone a été utilisé pour le dépistage AF⁹. Dans cet essai, une petite tension d'ondes P en plomb, j'ai conduit à une détermination AF incorrecte, une limitation lorsque seul un ECG à tête unique est disponible⁹. Les dispositifs d'ECG pour le criblage de AF ont été également examinés dans les patients hospitalisés sur des services cardiologiques et gériatriques^5. L'exactitude diagnostique des algorithmes automatisés n'était que sous-optimale et d'autres ECG à 12 plombs étaient souvent obligatoires. La plupart de ces dispositifs ont la limitation d'un seul enregistrement de plomb ECG (Einthoven I), ce qui n'est pas toujours suffisant pour assurer l'arythmie ou la détection de la repolarisation.

Une seule petite série de cas de cinq patients a démontré qu'un ECG conventionnel de 12 plomb est enregistable par un dispositif bipolaire conventionnel de smartphone après modification pour des enregistrements de plomb unipolaires avec des onglets et des fils d'ECG avec des clips^{d'alligator 4.} Ils ont montré des enregistrements ECG avec une bonne qualité de signal, mais le facteur limitant est la nécessité de modifications de périphérique qui complique l'enregistrement auto-ECG dirigé par le patient.

En revanche, nous avons effectué la première étude pour l'enregistrement d'un ECG avec une montre intelligente avec les trois pistes bipolaires Einthoven comme une preuve de concept chez les sujets sains. Nous avons pu montrer une haute qualité de cohérence entre les pistes smartwatch et les pistes Einthoven à partir d'un ECG standard en utilisant le protocole simple suivant.

Protocole

Cette étude a été réalisée selon les Déclarations d'Helsinki et approuvée par le Comité d'éthique de l'Aerztekammer Westfalen-Lippe (numéro de référence 2019-456).

1. Étude

1. Instruisez les sujets sur la façon d'utiliser la montre intelligente pour l'enregistrement ECG approprié.

2. Enregistrement d'un ECG standard de 12 plombs par un appareil commun

1. Utilisez un dispositif ECG commun pour l'enregistrement ECG standard.
2. Ajustez la vitesse de fonctionnement du papier à 50 mm/s.
3. Effectuer l'enregistrement ECG après une période de repos de 5 min en position de supine.
4. Placez l'électrode du bras droit près de l'épaule droite.
5. Placez l'électrode du bras gauche près de l'épaule gauche.
6. Placez l'électrode de la jambe droite près de la cheville droite.
7. Placez l'électrode de la jambe gauche près de la cheville gauche.
8. Placez l'électrode V1 dans le quatrième espace intercostal à la ligne parasternale droite.
9. Placez l'électrode V2 dans le quatrième espace intercostal à la ligne parasternale gauche.
10. Placez l'électrode V3 entre V2 et V4.
11. Placez l'électrode V4 dans le cinquième espace intercostal à la ligne midclavulaire.
12. Placez l'électrode V5 dans le cinquième espace intercostal à la ligne axillaire antérieure.
13. Placez l'électrode V6 dans le cinquième espace intercostal à la ligne mi-axillaire.
14. Enregistrez un ECG standard de 12 plombs avec l'appareil ECG standard.
    REMARQUE : Le patient ne doit pas se déplacer pendant l'enregistrement d'ECG afin d'empêcher des artefacts d'ECG.

3. Enregistrement d'Einthoven conduit I-III par une montre intelligente avec fonction ECG

1. Enregistrez les ECG smartwatch directement après l'enregistrement des ECG standard.
2. Activez l'application de la montre intelligente pour les enregistrements ECG. Un ECG de 30 s sera enregistré directement après un contact cutané approprié avec la montre connectée.
3. Enregistrez Einthoven I en plaçant le dos de la montre intelligente sur le poignet gauche et l'index droit sur la couronne (Figure 1A).
4. Enregistrez Einthoven II en plaçant le dos de la montre intelligente sur le bas-ventre gauche et l'index droit sur la couronne (Figure 1B).
5. Enregistrez Einthoven III en plaçant le dos de la montre intelligente sur le bas-ventre gauche et l'index gauche sur la couronne (Figure 1C).
   REMARQUE : L'index droit et gauche ne doit pas entrer en contact avec la peau du poignet gauche ou du bas-ventre gauche pour un enregistrement ECG adéquat. Le patient ne doit pas se déplacer pendant l'enregistrement ECG afin d'empêcher les artefacts ECG.

4. Analyse des ECG

1. Les ECG smartwatch enregistrés sont stockés numériquement à l'aide de l'application smartphone.
2. Utilisez la fonction « Envoyer PDF à votre médecin » pour créer un document PDF de chaque responsable ECG smartwatch. Imprimez la montre intelligente numérique ECG sur papier pour comparaison avec l'ECG standard sur papier imprimé.
3. Classez tous les EGCC smartwatch enregistrés comme étant de qualité de signal modérée si au moins trois complexes QRS consécutifs présentent une qualité de signal sans bruit et qu'il n'y a pas d'artefacts dans les lignes isoélectriques entre les complexes QRS.
4. Classez les EGCC smartwatch comme étant de bonne qualité de signal si au moins dix complexes QRS présentent une qualité de signal sans bruit et qu'il n'y a pas d'artefacts dans les lignes isoélectriques entre les complexes QRS.

5. Analyse statistique

1. Effectuez une analyse statistique à l'aide de statistiques IBM SPSS.
   REMARQUE : Les variables catégorielles sont affichées sous forme de nombres et de pourcentages absolus. Les variables continues sont présentées comme une déviation moyenne et standard. Les différences entre les variables métriques des résultats ont été évaluées d'une façon répétée d'analyse de la variance (ANOVA) et d'un test t apparié. En cas de variables binaires, le test no 2 a été utilisé.

Résultats

Dans une cohorte de 100 sujets en bonne santé (66 femelles) nous avons étudié la faisabilité de notre protocole d'enregistrement de montre intelligente. Les caractéristiques des sujets sont indiquées dans le tableau 1. Après un court tutoriel, tous les bénévoles ont géré la procédure d'enregistrement ECG avec la montre connectée. Les 300 ECG smartwatch étaient utilisables pour une analyse plus approfondie avec au moins une qualité de signal adéquate à des fins de diagnostic. Sur l'ensemb...

Discussion

Les appareils intelligents comme les smartphones et les montres intelligentes sont de plus en plus utilisés dans la vie quotidienne et les soins médicaux¹. Ces nouveaux appareils et applications peuvent avoir un impact significatif sur la sensibilisation à la santé de la population, mais leur utilisation efficace doit être testée dans les études⁸. Au meilleur de notre connaissance, notre groupe a été le premier à développer cette méthode d'enregistrements ECG à...

matériels

Name	Company	Catalog Number	Comments
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