Gravação dirigida paciente de um eletrocardiograma bipolar de três-ligação usando um smartwatch com função de ECG

Resumo

Descrevemos um protocolo para o registro dirigido pelo paciente de um eletrocardiograma bipolar de três chumbo por um smartwatch que funciona de forma idêntica ao Einthoven leva a partir de eletrocardiogramas padrão. Isso permite que os pacientes registrem eletrocardiogramas por conta própria imediatamente após o início dos sintomas.

Resumo

Arritmias cardíacas e doenças cardiovasculares são um grande problema de saúde pública nos países desenvolvidos. Um dos principais objetivos na medicina preventiva é a redução da morte cardiovascular por detecção precoce da fibrilação atrial (FA), que pode causar acidente vascular cerebral, ou detecção precoce da isquemia do miocárdio com risco de vida na síndrome coronariana aguda. A detecção de arritmia é muitas vezes um desafio se os sintomas ocorrem quando os pacientes não têm chance de eletrocardiograma imediato (ECG) testes diagnósticos, ou se o período de tempo de observação é curto ou uma visita imediata ao seu médico não é possível. Smartwatches e outros dispositivos wearable são capazes de gravar uma única gravação de ECG de chumbo, mas um único ECG de chumbo muitas vezes não é suficiente para o diagnóstico de distúrbios cardiovasculares. Mesmo o diagnóstico de AF pode ser difícil com somente a informação de um único ECG bipolar da ligação. Alguns dispositivos inteligentes usam fotoplethysmography para detecção de ritmo cardíaco, mas esta técnica só pode dar dicas indiretas do ritmo cardíaco subjacente, é propensa a interferências e não pode ser usada para detecção de isquemia do miocárdio. Um ECG bipolar de três chumbos como o Einthoven leva usado em ECGs regulares pode adicionar informações úteis sobre a detecção de arritmia ou até mesmo o diagnóstico de outras doenças cardiovasculares como a isquemia. Portanto, descrevemos um protocolo para a gravação dirigida pelo paciente de um ECG de três líderes do Einthoven usando um smartwatch.

Introdução

Smartwatches ou outros chamados "dispositivos wearable" mostram crescente popularidade e um uso diário em ascensão nos países ocidentais. Quase 80% dos EUA-Americanos possuem um smartphone e mais de 10% têm um smartwatch¹. Devido a um sensor fotoplethysmographic usando luz LED e fotodiodos, alguns smartwatches podem registrar frequência de pulso e irregularidades¹. Esse recurso permite a detecção de arritmias, especialmente a AF, com alta precisão diagnóstica^2,3. Para a detecção autêntica de arritmia de ECG, dispositivos portáteis, portáteis e usáveis de ECG foram desenvolvidos para permitir gravações de ECG assistidas por smartphones. No entanto, esses dispositivos permitem o registro ativado pelo paciente de eletrocardiogramas somente se a adesão dos pacientes para o transporte do dispositivo ECG for extremamente alta^4,5,6,7.

Assim, a ferramenta ideal para a vigilância médica de um paciente seria um dispositivo inteligente para uso diário. Alguns smartwatches de última geração permitem uma gravação de ECG de chumbo único comparável ao chumbo bipolar Einthoven I de um ECG padrão de 12 canais usando a parte de trás do relógio como o positivo e a coroa como o eletrodo negativo⁸. A gravação de ECG é controlada pelo paciente e ativada se ocorrerem sintomas. Depois disso, um aplicativo cria um documento PDF para análise mais aprofundada por um profissional de saúde. No entanto, usando apenas um ECG de chumbo único para a discriminação de ondas P para o diagnóstico de ritmo sinual às vezes é insuficiente⁹ para a detecção da onda P e muitas vezes várias ligações de ECG são necessárias⁵. Além disso, o registro multicanal de ECG é obrigatório para o diagnóstico da maioria das doenças cardíacas estruturais agudas ou crônicas, como infarto do miocárdio (MI), embolia pulmonar ou sinais de insuficiência cardíaca aguda.

Mais de 100 anos atrás, Einthoven desenvolveu um método para a gravação de um bipolar de três canais ECG¹⁰. Este ECG de três canais oferece a oportunidade de identificar o eixo do coração elétrico e, possivelmente, a isquemia do miocárdio também, especialmente em regiões inferiores do miocárdio¹¹. Portanto, na prática clínica diária bipolar Einthoven leva I-III são partes essenciais do ECG de 12 chumbo e permitir a determinação do ritmo cardíaco ou detecção de isquemia do miocárdio.

O diagnóstico precoce e, especialmente, o tratamento precoce do infarto do miocárdio melhoraram substancialmente nas últimas décadas. No entanto, especialmente no início dos sintomas, muitos pacientes hesitam em entrar em contato com a ajuda profissional. Assim, o primeiro contato médico e iniciação do tratamento adequado é muitas vezes adiada¹². O registo e a transmissão de um ECG dirigido pelo doente precocemente após o início dos sintomas podem acelerar o tratamento específico e, assim, permitir um melhor resultado do paciente⁷. Até agora, a detecção de isquemia por dispositivos inteligentes é limitada, porque principalmente de chumbo único (Einthoven I), ou como em nosso estudo, eCGs máximos de três chumbo (Einthoven I-III) podem ser registrados, o que representa apenas uma área limitada do miocásio.

Vários estudos utilizaram dispositivos dirigidos pelo paciente, como gravadores portáteis de ECG, smartphones e, muito recentemente, smartwatches, para detecção de AF em pacientes cardíacos^1,2,5,9. O Apple Heart Study e o ensaio WATCH AF utilizaram o sensor de luz LED fotoplethysmographic do smartwatch para detecção de um pulso irregular ou variável, que se correlaciona com arritmia como AF^1,2. A qualidade insuficiente do sinal foi o fator limitante nesses ensaios, levando a uma alta taxa de abandono^2. Outro teste de smartwatch usou fotoplethysmography para detecção de AF, mas também mostrou precisão de diagnóstico reduzida em comparação com ECGs regulares¹³.

A detecção de AF pelo registro de irregularidades no pulso é o fator limitante da fotoplethysmography, pois as variabilidades do batimento cardíaco devido a sistoles extras ou arritmia do seio também podem causar irregularidades no pulso. Assim, o registro de um ECG por um smartphone ou smartwatch pode aumentar a sensibilidade e especificidade da detecção de arritmia. Vários dispositivos compatíveis com smartphones podem gravar um ECG bipolar de chumbo único simulando einthoven levar I^5,9. Em um estudo, um dispositivo bipolar de ECG de smartphone foi usado para triagem aF^9. Neste ensaio, uma pequena tensão de ondas P na liderança eu levou a determinação AF incorreta, uma limitação quando apenas um ECG de chumbo único está disponível⁹. Dispositivos de ECG para triagem de AF também foram testados em pacientes hospitalizados em enfermarias cardiologiais e geriátricas^5. A precisão diagnóstica dos algoritmos automatizados era apenas abaixo do ideal e os ECGs adicionais de 12 chumbo eram muitas vezes obrigatórios. A maioria destes dispositivos tem a limitação de apenas uma gravação de chumbo ECG (Einthoven I), que nem sempre é suficiente para garantir arritmia ou detecção de repolarização.

Apenas uma pequena série de casos de cinco pacientes demonstrou que um ECG convencional de 12 chumbo é gravável por um dispositivo de smartphone bipolar convencional após modificação para gravações de chumbo unipolares com guias e fios e fios de ECG com clipes de jacaré⁴. Eles mostraram gravações de ECG com boa qualidade de sinal, mas o fator limitante é a necessidade de modificações do dispositivo que complica a gravação de ecg auto-dirigida pelo paciente.

Em contraste, realizamos o primeiro estudo para a gravação de um ECG com um smartwatch com os três einthoven bipolar leva como uma prova de conceito em indivíduos saudáveis. Fomos capazes de mostrar um alto grau de consistência entre as ligações smartwatch e o Einthoven leva a partir de um ECG padrão usando o seguinte protocolo simples.

Protocolo

Este estudo foi realizado de acordo com as Declarações de Helsínquia e aprovado pelo Comitê de Ética do Aerztekammer Westfalen-Lippe (número de referência 2019-456).

1. Estudo

1. Instrua os assuntos sobre como usar o smartwatch para gravação de ECG adequada.

2. Gravação de um ECG padrão de 12 chumbo por um dispositivo comum

1. Use um dispositivo de ECG comum para gravação padrão de ECG.
2. Ajuste a velocidade de execução do papel para 50 mm/s.
3. Executar a gravação de ECG após um período de repouso de 5 minutos em uma posição supina.
4. Coloque o eletrodo do braço direito perto do ombro direito.
5. Coloque o eletrodo do braço esquerdo perto do ombro esquerdo.
6. Coloque o eletrodo da perna direita perto do tornozelo direito.
7. Coloque o eletrodo da perna esquerda perto do tornozelo esquerdo.
8. Coloque o eletrodo V1 no quarto espaço intercostal na linha parasternal direita.
9. Coloque o eletrodo V2 no quarto espaço intercostal na linha parasternal esquerda.
10. Coloque o eletrodo V3 entre V2 e V4.
11. Coloque o eletrodo V4 no quinto espaço intercostal na linha midclavicular.
12. Coloque o eletrodo V5 no quinto espaço intercostal na linha axillary anterior.
13. Coloque o eletrodo V6 no quinto espaço intercostal na linha de médio axillary.
14. Registre um ECG padrão de 12 líderes com o dispositivo ECG padrão.
    NOTA: O paciente não deve se mover durante a gravação de ECG, a fim de evitar artefatos de ECG.

3. Gravação de Einthoven leva I-III por um smartwatch com função ECG

1. Gravar ECGs smartwatch diretamente depois de gravar os ECGs padrão.
2. Permitir a aplicação do smartwatch para gravações de ECG. Um ECG de 30 s será gravado diretamente após o contato adequado da pele com o smartwatch.
3. Record Einthoven I, colocando a parte de trás do smartwatch no pulso esquerdo e o dedo indicador direito na coroa (Figura 1A).
4. Record Einthoven II, colocando a parte de trás do smartwatch no abdômen inferior esquerdo e o dedo indicador direito na coroa (Figura 1B).
5. Record Einthoven III, colocando a parte de trás do smartwatch no abdômen inferior esquerdo e o dedo indicador esquerdo na coroa (Figura 1C).
   NOTA: O dedo indicador direito e esquerdo não deve entrar em contato com a pele do pulso esquerdo ou abdômen inferior esquerdo para gravação adequada de ECG. O paciente não deve se mover durante a gravação do ECG, a fim de evitar artefatos de ECG.

4. Análise dos ECGs

1. Os ECGs de smartwatch gravados são armazenados digitalmente usando o aplicativo para smartphone.
2. Use a função "enviar PDF ao seu médico" para criar um documento PDF de cada líder de ECG smartwatch. Imprima o ecg smartwatch digital em papel para comparação com o ECG padrão em papel impresso.
3. Classifique todos os ECGs de smartwatch registrados como de qualidade de sinal moderada se pelo menos três complexos QRS consecutivos mostrarem qualidade de sinal sem ruído e não houver artefatos nas linhas isoelétricas entre os complexos QRS.
4. Classifique os ECGs de smartwatch como de boa qualidade de sinal se pelo menos dez complexos QRS mostrarem qualidade de sinal sem ruído e não houver artefatos em linhas isoelétricas entre os complexos QRS.

5. Análise estatística

1. Realize análiseestatística usando estatísticas ibm SPSS.
   NOTA: Variáveis categóricas são mostradas como números absolutos e porcentagens. Variáveis contínuas são apresentadas como média ± desvio padrão. As diferenças de variáveis métricas do resultado foram avaliadas por uma maneira análise repetida da variação (ANOVA) e do t-teste emparelhado. Em caso de variáveis binárias, o teste foi utilizado.

Resultados

Em uma coorte de 100 indivíduos saudáveis (66 mulheres) investigamos a viabilidade do nosso protocolo de gravação de smartwatch. As características dos sujeitos são mostradas na Tabela 1. Depois de um pequeno tutorial, todos os voluntários gerenciaram o procedimento de gravação de ECG com o smartwatch. Todos os 300 ECGs de smartwatch foram utilizáveis para análises mais aprofundadas com pelo menos qualidade de sinal adequada para fins de diagnóstico. Do total de ECGs, 277 (92%) foram de boa q...

Discussão

Dispositivos inteligentes como smartphones e smartwatches são cada vez mais usados na vida diária e cuidados médicos¹. Esses novos dispositivos e aplicativos podem ter um impacto significativo na conscientização sobre a saúde da população, mas seu uso efetivo precisa ser testado nos estudos^8. Para o melhor de nosso conhecimento, nosso grupo foi o primeiro a desenvolver este método de gravações de ECG de chumbo único correspondente ao Einthoven ECG convencional l...

Materiais

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