Az aritmiák azonosítása egyszeri EKG-val

A kutatás célja a következő egészségügyi problémák megoldása:

1. A pitvarfibrilláció típusának azonosítása és meghatározása spontán előfordulása és látenciája miatt problematikus.
2. A pitvarfibrilláció szűrésére szolgáló mérőeszközök nem állnak rendelkezésre.

A fő kutatási kérdések a következők:

1. Használható-e az egyelvezetéses EKG mérés a szívritmuszavarok kimutatására?

   1. Ismerje meg a mérési helyeket (EKG-elvezetéseket) az egyvezetékes EKG önellenőrzéséhez, és értékelje a mérési helyek hatását a használhatóságra és a jelminőségre.
   2. Ismerje meg az egyvezetékes EKG-monitorozás mérési helyeit, amikor a mérést egy másik személy (ápolónő vagy hozzátartozó) végzi, és értékelje a mérési helyek hatását a használhatóságra és a jelminőségre.
   3. Ismerje meg az egyelvezetéses EKG-mérés megbízhatóságát a pitvarfibrilláció azonosítására.
   4. Ismerje meg az egyelvezetéses EKG-mérés megbízhatóságát a gyors (tachycardia) és a lassú szívverés (bradycardia) azonosítására.

2. Képes-e megbízható információt szerezni az aritmiákról egy optikai impulzus regisztráláson alapuló karszalag?

   1. Ismerje meg a pulzáló csuklópánt használhatóságát a pitvarfibrilláció azonosítására.
   2. Ismerje meg a pulzusos csuklópánt használhatóságát gyors (tachycardia) és lassú pulzusszám (bradycardia) azonosítására.

A tanulmány módszerfejlesztésének célja a szívfrekvencia mérés megbízhatóságának értékelése egyelvezetéses EKG és pulzushullám mérés során egészséges és szívproblémákkal küzdő betegeknél. A tanulmány könnyű mérési technológián alapuló számítástechnikai módszereket fejleszt a leggyakoribb szívritmuszavar, a pitvarfibrilláció megbízható azonosítására. A pitvarfibrilláció diagnózisa és kezelése döntő tényező a stroke megelőzésében.

A kutatásban részt vevő betegek már átestek egy 12 csatornás klinikai EKG-regisztráción, amely a normál kezelési folyamat része. Ez a 12 csatornás EKG a kutatásra alkalmas betegek azonosítására és alcsoportokra (normál ritmus, pitvarfibrilláció, gyors vagy lassú ritmus) történő felosztásra szolgál.

A tényleges vizsgálati méréseknél a Holter-EKG készüléket öt nedves elektródával a páciens mellkasára rögzítik, hogy aranystandardként használják a ritmus monitorozására. A könnyű súlymérési módszereket összehasonlítják a Holter-EKG regisztráció eredményével. Ezenkívül a PPG regisztrálásához a páciens csuklójára fotopletysmogramot helyeznek el. Az 1. ábra szemléltető példákat mutat be a tanulmány méréseire.

A kutató egyperces felvételeket mér két különböző mérési pozícióból (oldalsó és mellkas) egyszeri EKG-mérőkészülékkel. Ezt követően a páciens egyperces önellenőrző méréseket végez egyszeri EKG készülékkel mindhárom pozícióból (hüvelykujj, oldal és mellkas), valamint mellkasból ékszer-EKG-vel.

A tanulmány összehasonlítja ezeknek a könnyű súlyú mérési módszereknek a képességét a különböző szívritmusok kimutatására a Holter-regisztrációhoz képest.

A méréshez használt eszközök:

1. Faros 360 EKG érzékelő nedves elektródákkal (1. ábra, 1. eszköz) (Mega Elektroniikka, http://www.megaemg.com/ Kuopio Suomi). A Faros 360 Holter egy CE és FDA 510(k) 2a osztályú orvosi eszköz, amely öt egyszer használatos nedves elektródával van rögzítve a páciens mellkasához.

2. Suunto Movesense egyszeri EKG-készülék (Suunto Oy, http://www.suunto.com Vantaa Suomi). A Movesense egy CE minősítésű fogyasztói eszköz, amelyet két dy elektródával használnak az EKG méréshez (1. ábra 2. és 3. készülékek). Movesense tok; ékszer és egyszeri EKG tok.

   1. Az előző vizsgálatban (Afib24h) a Valvirát jelentették, és a kutatás engedélyt kapott a klinikai eszközvizsgálatra (Movesense + mellkasi heveder kombináció).
   2. Ebben a vizsgálatban a Valira klinikai eszközvizsgálatot végez (Movesense + egyszeri EKG-eszköz kombináció)
3. Empatica E4 tevékenységi karkötő (Empatica Ltd http://www.empatica.com Milan Italia), amely CE minősítésű fogyasztói eszköz. Az Empatica E4 egyben fotopletysmogram is, amely optikailag méri a véredényben keringő vér mennyiségét (1. ábra, 4. eszköz).
4. Samsung Gear S3 hordható (Samsung Electronics, Co., Ltd., www.samsung.com Soul Etelä-Korea), amely CE minősítésű fogyasztói eszköz. A Gear S3 egy fotopletysmogram is, amely optikailag méri a véredényben keringő vér mennyiségét.

A kutató eszközöket rögzít a pácienshez. Ezt követően a kutató 10 perces regisztrációt indít a Faros 360 (1. eszköz) és az Empatica E4 (4. eszköz) eszközökön. A kutató egy 10 perces mérés során egyperces felvételeket mér két különböző mérési pozícióból a Movesense EKG-val (2. készülék) 1. mellkasból, szegycsontból merőlegesen 2. mellkasból, szegycsont mentén. Ezt követően a beteg egyperces önellenőrző méréseket végez 1. mellkasból, szegycsontból merőlegesen 2. mellkasból, szegycsont mentén 3. szárny alsó részéből 4. hüvelykujjból és 5. mellkasból ékszerrel. -EKG.

A pulzusszám EKG-méréssel történő kimutatása leggyakrabban QRS-komplexek kimutatásával történik. Számos ilyen QRS detektort fejlesztettek ki az elmúlt évtizedekben. A száraz elektródákkal végzett EKG mérés lényegesen több mozgási zavart okoz, mint a nedves elektródával végzett mérés, mivel a készülék kis mozgásai is jelentős változásokat idéznek elő az EKG jelben. Ezen túlmenően, különösen, ha hüvelykujjat használunk mérési pontként, az izomzatból származó EMG zaj feltűnően magas a nedves elektródával végzett mérésekhez képest.

Ez a projekt a korábbi mobil-EKG-projektben kifejlesztett zaj- és QRS-detektálási módszereket alkalmazza, hogy megbízhatóan detektálja a QRS-komplexeket és a szívritmuszavarokat a szárazelektródos méréseknél.

Ebben a tanulmányban a korábban kifejlesztett pulzusszám-érzékelési módszereket a normál szinuszritmus, a pitvarfibrilláció, valamint a lassú (bradycardia) és a gyors (tachycardia) pulzusszám mérései igazolják.

Ez a tanulmány a pulzus-észlelés képességét vizsgálja a pitvarfibrilláció észlelésében. A fotopletysmogram a fény abszorpcióját méri a szövetben. A fény abszorpciója a vérben nagyobb, mint a környező szövetekben. Amikor a szív ver, a kapillárisok kitágulnak és összehúzódnak a vértérfogat változása alapján. A fotopletysmográfia lehetővé teszi a szívfrekvencia mérését az abszorpció változásainak észlelésével.

A fotopletysmgram a mobil EKG-készülékhez hasonlóan különösen érzékeny a mozgásra, még a led/fotodióda kis mozgása is jelentős változást idéz elő a fényintenzitásban.

A fiziológiai változások is zavart okoznak a pulzusmérésben, például az erek rugalmasságának megváltozásával, a pulzusidő változásával, ami mérési zavart eredményez.

A nagyfrekvenciás áttört QRS-komplexustól eltérően a pulzushullám alacsony frekvenciájú fel-le variáció, ami saját kihívásokat okoz a pontos pulzusmérésben.

A pitvarok nem működnek megfelelően a pitvarfibrillációban, ezért a kamrák nem telnek meg teljesen vérrel. Ezenkívül a pitvarfibrilláció az impulzusok szabálytalan vezetését okozza a pitvarokból a kamrákba, ami pulzuszavarhoz vezet. A pumpált vér mennyisége löketenként változik, ami kihívást jelent a pulzushullámok észlelésében.

Ez a projekt pulzushullám-sorozatból fejleszt módszereket a pontos pulzusmérésre.

A módszerfejlesztés célja a mérőműszer mozgásából adódó zavarok, a pitvarfibrillációra jellemző pulzushullám-egyenetlenségek, valamint a lassú (bradycardia) és gyors (tachycardia) pulzusérzékelés kihívásainak figyelembevétele.

A módszer fejlesztésének fő célja a pulzus olyan pontos meghatározása, hogy a pitvarfibrillációból eredő pulzus-szabálytalanság megkülönböztethető legyen a normál sinusritmustól, és megbízhatóan detektálható legyen a gyors és lassú szívritmus.

Pitvarfibrilláció esetén az elektromos impulzusok véletlenszerűen jutnak el a kamrákba, ami szabálytalanná és egyenetlenné teszi a pulzusszámot. A Heart Association nagy kampánya „Érezd a pulzusodat – előzd meg a stroke-ot” a pulzusszámon vagy a pulzusfelismerésen alapul. Az impulzusfelismerés természetesen a legolcsóbb módszer a pitvarfibrilláció kimutatására, de ez a módszer nagyszámú téves pozitív eredményt produkál. EKG méréssel a pitvarfibrilláció kimutatása sokkal megbízhatóbb. Erre a célra automatizált pitvarfibrilláció-érzékelő algoritmusokat fejlesztettek ki.

A pitvar aktivációjának azonosítása hosszú távú Holter-EKG méréseknél általában igen nehézkes a rossz jel-zaj arány miatt (mozgás, izomműtermékek és részben átfedő, sokkal erősebb kamrai aktivitás). Emiatt a legtöbb pitvarfibrilláció-észlelő algoritmus a pulzus-szabálytalanság azonosításán alapul. A pulzusszám szabálytalanságának (RR-intervallum) paraméterezésére számos viszonylag egyszerű, de megbízható időszintű módszert vezettek be. Példaként egy RdR-alapú módszer, ahol az RR-intervallumokat (pulzusszám) az egymást követő RR-intervallum-változások (pulzusszám-változás) függvényében ábrázolják (Lian et al. 2011). Az RdR-grafikon a szabálytalan szívritmus-változásokból eredő mintázat töredezettségét határozza meg. Ezen kívül vannak olyan módszerek, amelyek az RR idősor belső koherenciáját becsülik (Lee et al. 2011). Különféle nemlineáris módszereket is bevezettek a pulzusszám változásának parametrizálására, lehetővé téve a pulzusszám változás dinamikájának szélesebb körű leírását (a linearitási feltételezés korlátozása nélkül). A nemlineáris módszerek egyik osztálya a különböző entrópiamennyiségek, amelyek különösen érdekesek a pitvarfibrilláció és a szabálytalan szívfrekvencia azonosítására. Az entrópiamennyiségek segítségével megbecsülhetjük az RR idősorok szabályosságát és előreláthatóságát. Az entrópiamennyiségek megbízható kiszámítása jellemzően viszonylag hosszú mérési időt igényel, de megjelentek olyan entrópiamennyiségek is, amelyek alkalmasak rövid mérések elemzésére is (Lake & Moorman 2011).

Ez a kutatási projekt a már meglévő módszerek alapján új pitvarfibrilláció-detektáló algoritmusokat fejleszt mobil-EKG méréshez és pulzushullám méréshez. Az algoritmusoknak figyelembe kell venniük a pitvari és kamrai korai komplexeket. Ezek figyelmen kívül hagyása növeli az RR idősor szabálytalanságát, és így növeli a fals pozitív pitvarfibrillációk számát.