Identifikation af arytmier med engangs-EKG

Forskningen sigter mod at løse følgende medicinske problemer:

1. At identificere og definere typen af ​​atrieflimren er problematisk på grund af dens spontane forekomst og latens.
2. Måleapparater til screening af atrieflimren er dårligt tilgængelige.

De vigtigste forskningsspørgsmål er:

1. Kan en enkelt-aflednings EKG-måling bruges til at detektere arytmier

   1. Find ud af målestederne (EKG-afledninger) til enkelt-aflednings-EKG-selvmonitorering, og evaluer målestedernes indvirkning på brugervenlighed og signalkvalitet.
   2. Find ud af målestederne for enkeltaflednings-EKG-monitorering, når målingen udføres af en anden person (sygeplejerske eller pårørende), og vurder målestedernes indflydelse på anvendelighed og signalkvalitet.
   3. Find ud af pålideligheden af ​​enkelt-aflednings EKG-måling til identifikation af atrieflimren.
   4. Find ud af pålideligheden af ​​enkelt-aflednings EKG-måling til identifikation af hurtig (takykardi) og langsom hjertefrekvens (bradykardi).

2. Kan et armbånd baseret på optisk pulsregistrering kunne opnå pålidelig information om arytmier

   1. Find ud af brugbarheden af ​​pulsarmbåndet til identifikation af atrieflimren.
   2. Find ud af brugbarheden af ​​pulsarmbåndet til identifikation af hurtig (takykardi) og langsom puls (bradykardi).

Formålet med undersøgelsens metodeudvikling er at evaluere pålideligheden af ​​pulsmåling ved enkeltaflednings-EKG og pulsbølgemåling hos raske og patienter med hjerteproblemer. Undersøgelsen udvikler computermetoder baseret på letvægtsmåleteknologi til pålideligt at identificere den mest almindelige hjertearytmi, atrieflimren. Diagnose og behandling af atrieflimren er afgørende faktorer for at forebygge slagtilfælde.

Forskningspatienter har allerede gennemgået en 12-kanals klinisk EKG-registrering inkluderet i det normale behandlingsforløb. Dette 12-kanals EKG bruges til identifikation af patienter, der er egnede til forskning og opdeling i undergrupper (normal rytme, atrieflimren, hurtig eller langsom rytme).

I egentlige undersøgelsesmålinger er et Holter-EKG-apparat fastgjort på patientens bryst ved hjælp af fem våde elektroder, der skal bruges som gylden standard til rytmeovervågning. De lette målemetoder sammenlignes med resultatet af Holter-EKG-registreringen. Derudover placeres fotopletysmogram på patientens håndled til PPG-registrering. Figur 1 viser illustrative eksempler på undersøgelsens målinger.

Forskeren måler et minuts optagelser fra to forskellige målepositioner (flanke og bryst) med et engangs-EKG-måleapparat. Derefter udfører patienten et minuts selvmonitorerende målinger med engangs-EKG-apparat fra alle tre positioner (tommelfinger, flanke og bryst) og også fra brystet med juvel-EKG.

Undersøgelsen sammenligner disse lette målemetoders evne til at detektere forskellige hjerterytmer sammenlignet med Holter-registreringen.

De enheder, der bruges til målingen, er:

1. Faros 360 EKG-sensor med våde elektroder (figur 1, enhed 1) (Mega Elektroniikka, http://www.megaemg.com/ Kuopio Suomi). Faros 360 Holter er CE og FDA 510(k) godkendt klasse 2a medicinsk udstyr, som er fastgjort til patientens bryst med fem engangs våde elektroder.

2. Suunto Movesense engangs-EKG-enhed (Suunto Oy, http://www.suunto.com Vantaa Suomi). Movesense er CE-godkendt forbrugerenhed, som bruges med to dy-elektroder til EKG-målingen (figur 1 enhed 2 og 3). Movesense sag; juvel- og engangs-EKG-etui.

   1. I den tidligere undersøgelse (Afib24h) blev Valvira rapporteret, og forskningen fik tilladelse til den kliniske enhedsundersøgelse (Movesense + brystbæltekombination).
   2. Til dette studie er Valira rapporteret til et klinisk enhedsstudie (Movesense + engangs-EKG-enhedskombination)
3. Empatica E4 aktivitetsarmbånd (Empatica Ltd http://www.empatica.com Milan Italia), som er CE-godkendt forbrugerenhed. Empatica E4 er også et fotopletysmogram, som optisk måler mængden af ​​blod, der cirkulerer i blodkarret (Figur 1 enhed 4).
4. Samsung Gear S3 bærbar (Samsung Electronics, Co., Ltd., www.samsung.com Soul Etelä-Korea), som er CE-godkendt forbrugerenhed. Gear S3 er også et fotopletysmogram, som optisk måler mængden af ​​blod, der cirkulerer i blodkarret.

Forskeren fastgør apparater til patienten. Derefter starter forskeren en 10-minutters registrering med Faros 360 (enhed 1) og Empatica E4 (enhed 4) enheder. Under en 10-minutters måling måler forskeren et minuts optagelser fra to forskellige målepositioner med Movesense EKG (enhed 2) 1. fra brystet, brystbenet vinkelret 2. fra brystet, langs brystbenet. Patienten udfører herefter et minuts selvovervågningsmålinger 1. fra brystet, brystbenet vinkelret 2. fra brystet, langs brystbenet 3. fra den nederste del af flanken 4. fra tommelfingrene og 5. fra brystet med en juvel -EKG.

Hjertefrekvensdetektion ved EKG-måling udføres oftest ved påvisning af QRS-komplekser. Adskillige af disse QRS-detektorer er blevet udviklet i de seneste årtier. EKG-måling med tørre elektroder involverer betydeligt flere bevægelsesforstyrrelser sammenlignet med vådelektrodemålingerne, da selv de små bevægelser af enheden inducerer store ændringer i EKG-signalet. Derudover er EMG-støjen fra musklerne, især når du bruger tommelfingre som målepunkter, bemærkelsesværdig høj sammenlignet med vådelektrodemålingerne.

Dette projekt anvender metoderne udviklet i det tidligere mobil-EKG-projekt til støj- og QRS-detektion for at tillade pålidelig detektering af QRS-komplekser og pulsuregelmæssigheder i tørelektrodemålingerne.

I denne undersøgelse er de tidligere udviklede pulsdetektionsmetoder valideret af undersøgelsens målinger af normal sinusrytme, atrieflimren og langsom (bradykardi) og hurtig (takykardi) hjertefrekvens.

Denne undersøgelse undersøger evnen til pulsdetektion ved påvisning af atrieflimren. Fotopletysmogrammet måler absorptionen af ​​lys i vævet. Optagelsen af ​​lys i blodet er større end optagelsen i det omgivende væv. Når hjertet slår, udvider kapillærerne sig og trækker sig sammen baseret på ændringer i blodvolumen. Fotopletysmografi tillader pulsmåling ved at detektere ændringer i absorption.

Photopletysmgram er, ligesom en mobil-EKG-enhed, særligt følsom over for bevægelse, selv den lille bevægelse af LED/fotodiode inducerer store ændringer i lysintensiteten.

Fysiologiske ændringer forårsager også en forstyrrelse i hjertefrekvensmålingen, for eksempel, da den vaskulære elasticitet ændres, ændres pulstiden, hvilket resulterer i en forstyrrelse i målingen.

I modsætning til det højfrekvente gennemborede QRS-kompleks er pulsbølgen en lavfrekvent op-ned-variation, som giver sine egne udfordringer for nøjagtig pulsmåling.

Atrierne virker utilstrækkeligt ved atrieflimren, derfor er ventriklerne ikke helt fyldt med blod. Derudover forårsager atrieflimren den uregelmæssige ledning af impulser fra atrier til ventriklerne, hvilket fører til pulsuregelmæssighed. Mængden af ​​pumpet blod varierer fra et slag til slag, hvilket gør pulsbølgedetektionen udfordrende.

Dette projekt udvikler metoder til nøjagtig pulsmåling fra en pulsbølgeserie.

Metodeudviklingen har til formål at tage højde for forstyrrelser på grund af målerens bevægelse, pulsbølgeuregelmæssigheder, der er typiske for atrieflimren, og udfordringerne ved langsom (bradykardi) og hurtig (takykardi) pulsdetektion.

Hovedmålet med metodeudviklingen er at bestemme pulsen så præcist, at pulsuregelmæssighed på grund af atrieflimren kan skelnes fra normal sinusrytme og pålideligt detektere hurtige og langsomme hjerterytmer.

Ved atrieflimren leder elektriske impulser tilfældigt til ventriklerne, hvilket får hjertefrekvensen til at være uregelmæssig og ujævn. En stor kampagne af Hjerteforeningen "Mærk din puls - forebyg slagtilfælde" er baseret på puls- eller pulsgenkendelse. Pulsgenkendelse er naturligvis den billigste metode til at detektere atrieflimren, men denne metode producerer et stort antal falske positiver. Ved EKG-måling er detektionen af ​​atrieflimren meget mere pålidelig. Automatiske atrieflimren detektionsalgoritmer er blevet udviklet til dette formål.

Identifikation af atriumaktiveringen i langsigtede Holter-EKG-målinger er generelt meget udfordrende på grund af det dårlige signal-støj-forhold (bevægelse, muskel-artefakter og til dels overlappende meget stærkere ventrikulær aktivitet). Af denne grund er de fleste atrieflimrendetektionsalgoritmer baseret på identifikation af pulsuregelmæssighed. Til parametrisering af uregelmæssigheden af ​​hjertefrekvensen (RR-interval) er der blevet indført flere relativt enkle, men pålidelige metoder på tidsniveau. Som et eksempel, En RdR-baseret metode, hvor RR-intervallerne (hjertefrekvens) er repræsenteret som en funktion af på hinanden følgende RR-intervalændringer (hjertefrekvensændringer) (Lian et al. 2011). RdR-grafen definerer fragmenteringen af ​​mønsteret som følge af uregelmæssige hjertefrekvensændringer. Derudover er der metoder, der estimerer RR-tidsserier intern sammenhæng (Lee et al. 2011). Forskellige ikke-lineære metoder er også blevet introduceret til parametrisering af pulsvariationen, hvilket gør det muligt at beskrive dynamikken i pulsvariationen mere bredt (uden begrænsning af linearitetsantagelsen). En klasse af ikke-lineære metoder er forskellige entropimængder, disse er særligt interessante til identifikation af atrieflimren og den uregelmæssige hjertefrekvens. Entropistørrelser kan bruges til at estimere regelmæssigheden og forudsigeligheden af ​​RR-tidsserien. Typisk kræver den pålidelige beregning af entropistørrelserne en relativt lang måletid, men også entropistørrelser, der er egnede til analyse af korte målinger, er indført (Lake & Moorman 2011).

Dette forskningsprojekt udvikler nye atrieflimrendetektionsalgoritmer til mobil-EKG-måling og pulsbølgemåling på basis af allerede eksisterende metoder. Algoritmer skal tage højde for atrielle og ventrikulære præmature komplekser. Ignorering af disse øger uregelmæssigheden af ​​RR-tidsserien og øger dermed antallet af falsk positive atrieflimren.