Métodos de Medida Portátiles Combinados con Inteligencia Artificial en la Detección de Fibrilación Auricular (WB-AF)

La investigación tiene como objetivo solucionar los siguientes problemas médicos:

1. Estudiar la viabilidad de los dispositivos PPG que se colocan en la muñeca y la banda torácica de ECG de una sola derivación. Especial interés tendrá el uso de la IA en el análisis de datos y su impacto en la detección de arritmias.
2. Desarrollar métodos basados ​​en PPG y ECG de última generación para la monitorización de la FA a largo plazo.

Las principales preguntas de investigación son:

1. ¿Se puede usar una medición de ECG y PPG de una sola derivación para detectar la fibrilación auricular?
2. ¿Puede el análisis de arritmia con inteligencia artificial (IA) detectar de manera confiable los cambios de ritmo de la grabación de ECG y PPG dirigida al cliente?
3. ¿Los biomarcadores medidos a partir de una muestra de sangre son adecuados para la estimación de la duración de la FA de inicio reciente?

Los objetivos metodológicos específicos son:

1. Desarrollar y probar métodos basados ​​en IA para la detección de arritmias y el diagnóstico de FA
2. La IA se puede utilizar en la detección y el diagnóstico de la fibrilación auricular.
3. Estudiar la cinética de los biomarcadores cardíacos en la FA de reciente aparición
4. Construya un modelo estadístico para la estimación de la duración del episodio de arritmia.

El objetivo del desarrollo del método del estudio es evaluar la fiabilidad de la medición de la frecuencia cardíaca en el ECG de una sola derivación y la medición de la onda del pulso en pacientes sanos y con problemas cardíacos. El estudio desarrolla métodos informáticos basados ​​en tecnología de medición ligera para identificar de forma fiable la arritmia cardíaca más común, la fibrilación auricular. El diagnóstico y tratamiento de la fibrilación auricular son factores decisivos para la prevención de ictus.

La cardioversión (CV) es un procedimiento de tratamiento que se utiliza para devolver un ritmo anormal de FA a un ritmo sinusal normal (SF) en la FA de inicio reciente. Puede realizarse con cardioversión eléctrica o con fármacos antiarrítmicos. Si el paciente no está en terapia con anticoagulantes orales (ACO), la cardioversión debe realizarse dentro de las 48 horas posteriores al inicio de la arritmia. Es decir, después de 48 horas, el riesgo de accidente cerebrovascular aumenta sustancialmente. Si el paciente ha tenido FA durante más de 48 horas, debe iniciarse ACO y utilizarse durante tres semanas antes de poder realizar CV.

Los pacientes de investigación con fibrilación auricular de nueva aparición (<48 h) y programados para CV serán reclutados dentro de la investigación. El estudio se llevará a cabo en el departamento de emergencias del Hospital Universitario de Kuopio (KUH). Durante el estudio información relevante relacionada con el paciente. Los pacientes de investigación ya se han sometido a un registro de ECG clínico de 12 canales incluido en el proceso de tratamiento normal para diagnosticar la FA de inicio reciente.

En las mediciones reales del estudio, se coloca un dispositivo Holter-ECG en el tórax del paciente con cinco electrodos húmedos que se utilizarán como estándar de referencia para la monitorización del ritmo. Los métodos de medición ligeros se comparan con el resultado del registro Holter-ECG. Además, se colocan fotopletismogramas en la muñeca del paciente para el registro de PPG y un sensor de ECG de electrodo seco de una sola derivación del tórax del paciente.

Además, se adjuntará una cánula IV para las muestras de sangre tomadas antes y después de la CV de acuerdo con el protocolo del estudio.

El estudio compara la capacidad de estos métodos de medición livianos para detectar ritmos cardíacos en comparación con el registro Holter.

Los dispositivos utilizados para la medición son:

1. Sensor Faros 360 EKG con electrodos húmedos (Mega Elektroniikka, http://www.megaemg.com/ Kuopio Suomi). Faros 360 Holter es un dispositivo médico de clase 2a aprobado por CE y FDA 510(k), que se conecta al tórax del paciente con cinco electrodos húmedos de un solo uso.

2. Dispositivo de ECG único Suunto Movesense (Suunto Oy, http://www.suunto.com Vantaa Suomi). Movesense es un dispositivo de consumo con aprobación CE, que se utiliza con dos electrodos secos para la medición de ECG.

   En el estudio anterior (Afib24h), se informó sobre Valvira y la investigación recibió permiso para el estudio del dispositivo clínico (combinación de correa de pecho + Movesense).

3. Pulsera de actividad Empatica E4 (Empatica Ltd http://www.empatica.com Milan Italia), que es un dispositivo de consumo con aprobación CE. Empatica E4 es también un fotopletismograma, que mide ópticamente la cantidad de sangre que circula en el vaso sanguíneo.

El investigador conecta dispositivos al paciente. Posteriormente, el investigador inicia el registro con los dispositivos Faros 360 (dispositivo 1) y Empatica E4 (dispositivo 3).

La detección de la frecuencia cardíaca mediante la medición de ECG se realiza más comúnmente mediante la detección de complejos QRS. Numerosos de estos detectores de QRS se han desarrollado en las últimas décadas. La medición de ECG con electrodos secos implica considerablemente más perturbaciones de movimiento, en comparación con las mediciones de electrodos húmedos, ya que incluso los pequeños movimientos del dispositivo inducen cambios importantes en la señal de ECG. Además, especialmente cuando se usan los pulgares como puntos de medición, el ruido EMG de los músculos es notablemente alto en comparación con las mediciones de electrodos húmedos.

Este proyecto utiliza los métodos desarrollados en los proyectos anteriores de ECG móvil para la detección de QRS y ruido para permitir la detección confiable de complejos QRS e irregularidades en la frecuencia cardíaca en las mediciones de electrodos secos. Además, los métodos de detección de la frecuencia cardíaca desarrollados anteriormente se evalúan y validan mediante las mediciones del estudio de la fibrilación auricular y el ritmo sinusal normal.

Este estudio examina la capacidad de detección de pulso en la detección de fibrilación auricular. El fotopletismograma mide la absorción de luz en el tejido. La absorción de luz en la sangre es mayor que la absorción en el tejido circundante. Cuando el corazón late, los capilares se expanden y contraen según los cambios en el volumen sanguíneo. La fotopletismografía permite la medición de la frecuencia cardíaca mediante la detección de cambios en la absorción.

El fotopletismograma, como un dispositivo de ECG móvil, es particularmente sensible al movimiento, incluso el pequeño movimiento del LED/fotodiodo induce un cambio importante en la intensidad de la luz.

Además, los cambios fisiológicos provocan una alteración en la medición de la frecuencia cardíaca, por ejemplo, cuando cambia la elasticidad vascular, cambia el tiempo del pulso, lo que da como resultado una alteración en la medición.

A diferencia del complejo QRS perforado de alta frecuencia, la onda del pulso es una variación ascendente y descendente de baja frecuencia, lo que provoca sus propios desafíos para la medición precisa de la frecuencia cardíaca.

Las aurículas no funcionan lo suficiente en la fibrilación auricular, por lo que los ventrículos no están completamente llenos de sangre. Además, la fibrilación auricular provoca la conducción irregular de impulsos desde las aurículas a los ventrículos, lo que provoca irregularidades en el pulso. La cantidad de sangre bombeada varía de un golpe a otro, lo que hace que la detección de ondas de pulso sea un desafío.

Este proyecto desarrolla métodos para la medición precisa de la frecuencia cardíaca a partir de una serie de ondas de pulso.

El desarrollo del método tiene como objetivo tener en cuenta las perturbaciones debidas al movimiento del medidor, las irregularidades de la onda del pulso típicas de la fibrilación auricular.

El objetivo principal del desarrollo del método es determinar el pulso con tanta precisión que la irregularidad del pulso debida a la fibrilación auricular pueda distinguirse del ritmo sinusal normal y el cambio de ritmo pueda detectarse con precisión.

En la fibrilación auricular, los impulsos eléctricos se conducen aleatoriamente a los ventrículos, lo que hace que la frecuencia cardíaca sea irregular y desigual. Una gran campaña de la Asociación del Corazón "Siente tu pulso - previene el derrame cerebral" se basa en la frecuencia cardíaca o el reconocimiento del pulso. El reconocimiento de pulso es, por supuesto, el método más barato para detectar la fibrilación auricular, pero este método produce una gran cantidad de falsos positivos. Mediante la medición del ECG, la detección de la fibrilación auricular es mucho más fiable. Para este fin se han desarrollado algoritmos automatizados de detección de fibrilación auricular.

La identificación de la activación de la aurícula en mediciones Holter-ECG a largo plazo es generalmente muy difícil debido a la mala relación señal-ruido (movimiento, artefactos musculares y actividad ventricular mucho más intensa parcialmente superpuesta). Por este motivo, la mayoría de los algoritmos de detección de fibrilación auricular se basan en la identificación de la irregularidad del pulso. Para la parametrización de la irregularidad de la frecuencia cardíaca (intervalo RR) se han introducido varios métodos de nivel de tiempo relativamente simples pero fiables. Como ejemplo, un método basado en RdR en el que los intervalos RR (frecuencia cardíaca) se representan como una función de cambios de intervalo RR consecutivos (cambio de frecuencia cardíaca). El gráfico RdR define la fragmentación del patrón resultante de cambios irregulares en la frecuencia cardíaca. Además, existen métodos que estiman la coherencia interna de series temporales de RR. También se han introducido varios métodos no lineales para la parametrización de la variación de la frecuencia cardíaca, lo que permite describir de manera más amplia la dinámica de la variación de la frecuencia cardíaca (sin limitación de la suposición de linealidad). Una clase de métodos no lineales son las cantidades de entropía diferentes, que son particularmente interesantes para la identificación de la fibrilación auricular y la frecuencia cardíaca irregular. Las cantidades de entropía se pueden utilizar para estimar la regularidad y la previsibilidad de la serie temporal RR. Por lo general, el cálculo confiable de las cantidades de entropía requiere un tiempo de medición relativamente largo, pero también se han introducido cantidades de entropía que son adecuadas para el análisis de mediciones cortas.

Este proyecto de investigación desarrolla nuevos algoritmos de detección de fibrilación auricular para la medición de ECG móvil y la medición de ondas de pulso sobre la base de métodos ya existentes. Los algoritmos deben tener en cuenta los complejos prematuros auriculares y ventriculares. Ignorarlo aumenta la irregularidad de la serie temporal de RR y, por lo tanto, aumenta el número de fibrilación auricular falsos positivos.

Los péptidos natriuréticos son hormonas secretadas por el corazón. El péptido natriurético auricular (ANP) es secretado por las aurículas y el péptido natriurético cerebral (BNP) por las aurículas y los ventrículos. BNP y NT-pro-BNP son separados de su precursor por pro-BNP. Ambos se utilizan en el diagnóstico de insuficiencia cardíaca. Se encontró que los pacientes con FA, sin otra enfermedad cardíaca, tenían BNP elevado. Las troponinas cardíacas de alta sensibilidad T (hs-cTnT) e I (hs-cTnI) son biomarcadores cardíacos específicos secretados por las células miocárdicas y sus niveles se correlacionan con la cantidad de lesión de los cardiomiocitos. Se ha demostrado que los pacientes con FA persistente tienen niveles elevados de troponinas, lo que indica una lesión de cardiomiocitos no específica. Sin embargo, ninguna evidencia significativa que indique una correlación entre la cinética de TnI y otros biomarcadores relacionados con la FA se ha asociado con la FA persistente. Los niveles de TnT parecen disminuir después de la cardioversión exitosa. Por lo tanto, la cinética de las troponinas cardíacas, especialmente la TnT, puede ser útil para predecir la duración del episodio de FA.

El estudio tiene como objetivo determinar si los péptidos se pueden utilizar para evaluar la duración de la fibrilación auricular. Esto se puede utilizar para planificar el tratamiento futuro de la fibrilación auricular.

Además, este proyecto examina la cinética de los biomarcadores cardíacos y su asociación con la duración de la FA.