Name: patient directed recording of a bipolar three-lead electrocardiogram using a smartwatch with ecg function
Uploaded: 2019-12-11T13:00:00
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この研究は外部からの資金提供を受け取っていなかった。テクニカルサポートをいただいたリサ・タイデマン、エステル・クリスト、トビアス・アンケに感謝します。

この研究は、ヘルシンキ宣言に従って行われ、アエルツテカンマー・ヴェストファーレン・リッペの倫理委員会によって承認された(参照番号2019-456)。
1. 研究
<ol><li>適切な心電図記録のためにスマートウォッチを使用する方法について被験者に指示します。</li>
</ol>2. 共通デバイスによる標準12リード心電図の記録
<ol><li>標準 ECG 記録には共通の心電図...

<ol>
	<li>Turakhia, M. P., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rationale+and+design+of+a+large-scale,+app-based+study+to+identify+cardiac+arrhythmias+using+a+smartwatch:+The+Apple+Heart+Study.">Rationale and design of a large-scale, app-based study to identify cardiac arrhythmias using a smartwatch: The Apple Heart Study.</a> American Heart Journal. 207, 66-75 (2019).</li><li>Dorr, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+WATCH+AF+Trial:+SmartWATCHes+for+Detection+of+Atrial+Fibrillation.">The WATCH AF Trial: SmartWATCHes for Detection of Atrial Fibrillation.</a> JACC Clinical Electrophysiology. 5 (2), 199-208 (2019).</li><li>Hochstadt, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Continuous+heart+rate+monitoring+for+automatic+detection+of+atrial+fibrillation+with+novel+bio-sensing+technology.">Continuous heart rate monitoring for automatic detection of atrial fibrillation with novel bio-sensing technology.</a> Journal of Electrocardiology. 52, 23-27 (2019).</li><li>Baquero, G. A., Banchs, J. E., Ahmed, S., Naccarelli, G. V., Luck, J. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Surface+12+lead+electrocardiogram+recordings+using+smart+phone+technology.">Surface 12 lead electrocardiogram recordings using smart phone technology.</a> Journal of Electrocardiology. 48 (1), 1-7 (2015).</li><li>Desteghe, L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Performance+of+handheld+electrocardiogram+devices+to+detect+atrial+fibrillation+in+a+cardiology+and+geriatric+ward+setting.">Performance of handheld electrocardiogram devices to detect atrial fibrillation in a cardiology and geriatric ward setting.</a> Europace. 19 (1), 29-39 (2017).</li><li>Samol, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Prevalence+of+unknown+atrial+fibrillation+in+patients+with+risk+factors.">Prevalence of unknown atrial fibrillation in patients with risk factors.</a> Europace. 15 (5), 657-662 (2013).</li><li>Nigolian, A., Dayal, N., Nigolian, H., Stettler, C., Burri, H. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Diagnostic+accuracy+of+multi-lead+ECGs+obtained+using+a+pocket-sized+bipolar+handheld+event+recorder.">Diagnostic accuracy of multi-lead ECGs obtained using a pocket-sized bipolar handheld event recorder.</a> Journal of Electrocardiology. 51 (2), 278-281 (2018).</li><li>Foster, K. R., Torous, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+Opportunity+and+Obstacles+for+Smartwatches+and+Wearable+Sensors.">The Opportunity and Obstacles for Smartwatches and Wearable Sensors.</a> IEEE Pulse. 10 (1), 22-25 (2019).</li><li>Lau, J. K., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=iPhone+ECG+application+for+community+screening+to+detect+silent+atrial+fibrillation:+a+novel+technology+to+prevent+stroke.">iPhone ECG application for community screening to detect silent atrial fibrillation: a novel technology to prevent stroke.</a> International Journal of Cardiology. 165 (1), 193-194 (2013).</li><li>Einthoven, W., Fahr, G., De Waart, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=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.">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.</a> American Heart Journal. 40 (2), 163-211 (1950).</li><li>Burch, G. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=History+of+precordial+leads+in+electrocardiography.">History of precordial leads in electrocardiography.</a> European Journal of Cardiology. 8 (2), 207-236 (1978).</li><li>Leslie, W. S., Urie, A., Hooper, J., Morrison, C. E. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Delay+in+calling+for+help+during+myocardial+infarction:+reasons+for+the+delay+and+subsequent+pattern+of+accessing+care.">Delay in calling for help during myocardial infarction: reasons for the delay and subsequent pattern of accessing care.</a> Heart. 84 (2), 137-141 (2000).</li><li>Tison, G. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Passive+Detection+of+Atrial+Fibrillation+Using+a+Commercially+Available+Smartwatch.">Passive Detection of Atrial Fibrillation Using a Commercially Available Smartwatch.</a> JAMA Cardiology. 3 (5), 409-416 (2018).</li><li>Samol, A., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Recording+of+Bipolar+Multichannel+ECGs+by+a+Smartwatch:+Modern+ECG+Diagnostic+100+Years+after+Einthoven.">Recording of Bipolar Multichannel ECGs by a Smartwatch: Modern ECG Diagnostic 100 Years after Einthoven.</a> Sensors (Basel). 19 (13), (2019).</li><li>Avila, C. O. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Novel+Use+of+Apple+Watch+4+to+Obtain+3-Lead+Electrocardiogram+and+Detect+Cardiac+Ischemia.">Novel Use of Apple Watch 4 to Obtain 3-Lead Electrocardiogram and Detect Cardiac Ischemia.</a> Permanente Journal. 23, (2019).</li></ol>

スマートフォンやスマートウォッチなどのスマートデバイスは、日常生活や医療にますます使用されています1.これらの新しいデバイスやアプリは、人口の健康意識に大きな影響を与える可能性がありますが、その効果的な使用は、研究8でテストする必要があります。私たちの知る限りでは、私たちのグループは、スマートウォッチ14を?...

スマートウォッチやその他のいわゆる「ウェアラブルデバイス」は、欧米諸国での人気の高まりと日々の利用の急増を示しています。米国系アメリカ人の約80%がスマートフォンを所有しており、10%以上がスマートウォッチ1を持っています。LEDライトとフォトダイオードを使用したフォトプレチスモグラフィーセンサーにより、一部のスマートウォッチはパルス周波数と凹凸1を記録できます。この機能により、不整脈、特にAFの検出が可能で、診断精度が高い2、3.本物の心電図不整脈検出のために、スマートフォン支援ECG記録を可能にするために、ポータブル、ハンドヘルド、ウェアラブル心電図デバイスが開発されました。それにもかかわらず、これらの装置は、心電図装置を運ぶ患者のコンプライアンスが非常に高い場合にのみ心電図の患者活性化記録を可能にする。
したがって、患者の医療監視のための最適なツールは、毎日の使用のためのスマートデバイスであろう。一部の最終世代のスマートウォッチは、時計の裏側を正として使用し、クラウンを負極8として使用する標準的な12チャンネルECGからバイポーラリードアイントホーフェンIに匹敵する単一リード心電図記録を可能にします。心電図の記録は、症状が発生した場合に患者が制御し、活性化される。その後、アプリケーションは、医療専門家によるさらなる分析のためのPDF文書を作成します。それにもかかわらず、正月リズムの診断のためのP波の判別のために単鉛心電図のみを使用することは、P波の検出には9が不十分な場合があり、多くの場合、複数の心電図リードが5を必要とする。さらに、多チャンネル心電図記録は、心筋梗塞(MI)、肺塞栓症、または急性心不全の徴候のようなほとんどの急性または慢性の構造性心疾患の診断のために必須である。
100年以上前、アイントホーフェンはバイポーラ3チャンネル心電図10の記録方法を開発した。この3チャネル心電図は、特に心筋11の劣った領域において、電気心臓軸および場合によっては心筋虚血を同定する機会を提供する。したがって、臨床日次実践ではバイポーラアイントホーフェン鉛I-IIIは、12鉛心電図の必須部分であり、心リズム決定または心筋虚血の検出を可能にする。
早期診断、特に心筋梗塞の早期治療は、ここ数十年の間に実質的に改善された。それにもかかわらず、特に症状の発症後の早い段階で、多くの患者は専門的な助けに連絡することを躊躇する。したがって、最初の医療接触および適切な治療の開始は、しばしば12が遅れる。症状の発症後早々に患者指向性心電図の登録と伝達は、特定の治療を加速し、したがって、より良い患者の結果を可能にする可能性があります7.これまで、スマートデバイスによる虚血検出は限られており、主に単鉛(アイントホーフェンI)、または我々の研究のように、最大3リード(アイントホーフェンI-III)心電図は、心筋の限られた領域のみを表す記録することができる。
いくつかの研究は、心臓患者1、2、5、9のAFの検出のために、ポータブル心電図レコーダー、スマートフォン、および非常に最近のスマートウォッチのような患者指向のデバイスを使用しました。アップルハートスタディとWATCH AF試験は、AF1、2のような不整脈と相関する不規則または可変パルスの検出のためにスマートウォッチの光プレチスモグラフィーLED光センサーを使用しました。不十分な信号品質は、これらの試験の制限要因であり、高いドロップアウト率2につながった.別のスマートウォッチトライアルは、AF検出にフォトプレチスモグラフィーを使用しましたが、通常の心電図13と比較して診断精度が低下したことも示しました。
パルス凹凸の登録によるAFの検出は、余分な収縮期または静脈不整脈による心拍変動もパルス不規則性を引き起こす可能性があるため、光プレチスモグラフィーの制限因子である。したがって、スマートフォンやスマートウォッチによる心電図の記録は、不整脈検出の感度と特異性を増加させる可能性があります。いくつかのスマートフォン互換デバイスは、アイントホーフェンリードI5、9をシミュレートするバイポーラシングルリード心電図を記録することができます。ある研究では、双極性スマートフォンECGデバイスをAFスクリーニング9に使用した。この試験では、リードのP波の小さな電圧が誤ったAF判定につながり、単一リード心電図のみが利用可能な場合の制限9.AFスクリーニング用心電図装置は、心臓病および老人病棟5の入院患者においても試験された。自動化されたアルゴリズムの診断精度は最適外であり、追加の12リード心電図はしばしば必須でした。これらのデバイスのほとんどは、不整脈または再分極検出を確保するのに必ずしも十分ではない1つの心電図リード記録(アイントホーフェンI)の制限を有する。
5人の患者の唯一の小さなケースシリーズは、従来の12リード心電図がアリゲータークリップ4とのECGタブおよびワイヤーを有するユニポーラリード記録の変更後に従来のバイポーラスマートフォンデバイスによって記録可能であることを実証した。彼らは良好な信号品質で心電図記録を示したが、制限要因は、患者指向の自己心電図記録を複雑にするデバイスの変更の必要性である。
対照的に、我々は、健康な被験者の概念の証明として、3つの双極アイントホーフェンリードを持つスマートウォッチで心電図を記録するための最初の研究を行った。次の簡単なプロトコルを使用して、標準ECGからスマートウォッチリードとアイントホーフェンリードの間に高い一貫性を示すことができました。

<table border="1" fo:keep-together.within-page="1" fo:keep-with-next.within-page="always">
	<tbody>
		<tr>
			<td>Apple Watch Series 4</td>
			<td>Apple</td>
			<td>Smartwatch with bipolar ECG function</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>IBM SPSS Statistics</td>
			<td>IBM</td>
			<td>version 25 for Mac</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>MAC 5500</td>
			<td>GE Healthcare</td>
			<td>Standard 12 channel ECG device</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

patient directed recording of a bipolar three-lead electrocardiogram using a smartwatch with ecg function

心臓不整脈や心血管疾患は先進国の主要な公衆衛生上の問題です。予防医学の主な目標は、脳卒中を引き起こす可能性のある心房細動(AF)の早期発見、または急性冠症候群における生命を脅かす心筋虚血の早期発見による心血管死の減少である。不整脈の検出は、患者が即時心電図(ECG)診断検査を受ける機会がない場合、または観察期間が短い場合や医師への即時訪問が不可能な場合に症状が生じる場合にしばしば困難である。スマートウォッチやその他のウェアラブルデバイスは、単一の鉛心電図記録を記録することができますが、単一のリード心電図は、多くの場合、心血管障害の診断には十分ではありません。AFの診断でさえ、単一の鉛双極性心電図からの情報だけで困難な場合があります。一部のスマートデバイスは、心臓リズムの検出に光プレチスモグラフィーを使用しますが、この技術は、基礎となる心臓リズムの間接的なヒントを与えるだけで、干渉を受けやすく、心筋虚血の検出には使用できません。通常の心電図で使用されるアイントホーフェン鉛のような3鉛双極性心電図は、不整脈検出や虚血のような他の心血管疾患の診断に関する有用な情報を追加することができます。そこで、スマートウォッチを用いたアイントホーフェン3リード心電図の患者指向記録のためのプロトコルを記述する。

100人の健康な被験者(66人の女性)のコホートで、スマートウォッチ記録プロトコルの実現可能性を調査しました。被験者の特徴を表1に示す。短いチュートリアルの後、すべてのボランティアは、スマートウォッチで心電図記録手順を管理しました。300のスマートウォッチ心電図はすべて、診断目的で少なくとも十分な信号品質でさらなる分析に使用できました。心電図合計277名(92...

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Patient Directed Recording of a Bipolar Three-Lead Electrocardiogram using a Smartwatch with ECG Function

標準的な心電図からのアイントホーフェンリードと同じように機能するスマートウォッチによる3つの鉛双極心電図の患者指向登録のためのプロトコルを記述する。これにより、患者は症状の発症直後に自力で心電図を記録することができます。

心電図機能を有するスマートウォッチを用いたバイポーラ3リード心電図の患者指向記録

Cardiac arrhythmias and cardiovascular diseases are a major public health problem in developed countries. A major goal in preventive medicine is the ...

このプロトコルは、ECG機能を備えたスマートウォッチを所有する被験者が、Einthovenに匹敵する3つのバイポーラシグナルリードECGを記録することを可能にし、標準のECGから1〜3を導く。この技術は、心不整脈または心筋虚血を検出するのに役立つ可能性があります。.被験者は、症状の発症直後に医師がECGの異常を特定するのに役立つ可能性がある。この方法は、主に、デバイスアプリに固有の医師にPDFを送信するためのプロトコルを除いて、ECG機能を備えたすべてのバイポーラECG記録デバイスとスマートウォッチに適用することができます。特にリード2と3の記録中に、被験者が良好な皮膚接触を生成できることが重要である。時計は個人の下腹部に置かねなくてはなるので、アイントーヴェンのリード2と3を記録するのは難しいかもしれません。したがって、休息位置は必須です。手順のデモンストレーションは、私たちの部門の同僚であるスヴェン・ケースです。標準のECGを記録するには、一般的なECGデバイスを使用し、用紙の実行速度を毎秒50ミリメートルに調整します。5分間の休憩時間の後に、サピーヌの位置で記録を行います。肩の近くに右と左の腕の電極を配置し、足首の近くに右と左の脚の電極を配置します。次に、V1電極とV2電極をそれぞれ左右のパラスターンラインの第4肋間空間に配置します。V4電極を中鎖線の第5肋間空間に、V2とV4の間にV3電極を配置します。次に、V5電極を前軸線の第5肋間空間に、V6電極を中軸線に配置します。すべての電極が所定の位置に入ったら、ECG装置と標準の12鉛ECGを記録する。標準のECGを記録した直後にスマートウォッチECGを録音します。スマートウォッチとの適切な皮膚接触後に30秒のECGを記録するECG記録のためのアプリケーションを有効にします。左手首にスマートウォッチの背面を置き、右人差し指を王冠に置くことによって、アイントーヴェン1を記録します。次に、左下腹部に置き、右人差し指を王冠に置いて、アイントーヴェン2を記録します。最後に、同じ位置にアイントーヴェン3を記録しますが、王冠の左人差し指で。右と左の人差し指が下腹部の手首の皮膚に接触しないこと、および被写体が記録中に動かないことを確認します。「PDF を医師に送信」機能を使用して、すべてのスマートウォッチ ECG リードの PDF ドキュメントを作成します。次に、デジタルECGを紙に印刷して、標準のECGと比較します。少なくとも3つの連続したQRS複合体がノイズフリー信号品質を示し、複合体間の等電線にアーチファクトがない場合は、すべてのスマートウォッチECGを適度な品質として分類します。これが10 QRS複合体に当てはまる場合は、ECGを良質として分類してください。次に、ECGに対して統計解析を行います。スマートウォッチ記録プロトコルは、短いチュートリアルの後にECG記録手順を管理した100人の健康な被験者でテストされました。記録されたECG全体のうち、92%が良好な信号品質、8%が中程度の信号品質であった。標準およびスマートウォッチECG曲線の異なる書き込み速度にもかかわらず、3つのチャンネルの形態は明らかに同じであった。3人の盲目の心臓専門医は、各被験者の対応するアイントーヴェンリードにスマートウォッチECGを割り当て、3人とも89人の参加者からECGを正しく割り当てるように求められました。すべての割り当てエラーは、良好な信号品質のECGで行われましたが、統計的に古い被験者でエラーが発生しました。この手順を試みるとき、最も重要なことは、最高の心電図信号品質を得るために安静条件下で記録を行うことである。胸部鉛心電図記録はまた、左心室の内壁の追加情報を与えるためにモバイルデバイスと記録されてもよい。この技術は、心臓疾患の外来患者の設定における診断電位の広範な普及を可能にするかもしれない。

Research

JoVE Journal

Medicine

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Using Saccadometry with Deep Brain Stimulation to Study Normal and Pathological Brain Function

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Today, many functional skills are technology-based, so development of a technology-based training program has broad importance. Here we present a ...

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The electrocardiogram is a valuable tool for evaluating the cardiac conduction system. Animal research has helped generate novel genetic and ...

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重度の萎縮性上顎患者における正確な大腿四頭筋インプラント埋入のためのリアルタイムダイナミックナビゲーションシステム

Zygomatic implants (ZIs) are an ideal way to address cases of a severely atrophic edentulous maxilla and maxilla defects because they replace extensive ...

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ラット膝の周期的負荷誘発関節内軟骨病変モデルを生成するための非侵襲的方法

The pathophysiology of primary osteoarthritis (OA) remains unclear. However, a specific subclassification of OA in relatively younger age groups is likely ...