Identificatie van aritmieën met eenmalig ECG

Het onderzoek heeft tot doel de volgende medische problemen op te lossen:

1. Het identificeren en definiëren van het type atriale fibrillatie is problematisch vanwege het spontane optreden en de latentie.
2. Meetapparatuur voor het screenen van boezemfibrilleren is schaars.

De belangrijkste onderzoeksvragen zijn:

1. Kan een single-lead ECG-meting worden gebruikt om aritmieën te detecteren?

   1. Ontdek de meetlocaties (ECG-afleidingen) voor ECG-zelfcontrole met één afleiding en evalueer de impact van meetlocaties op de bruikbaarheid en signaalkwaliteit.
   2. Ontdek de meetlocaties voor ECG-bewaking met één afleiding wanneer de meting wordt uitgevoerd door een andere persoon (verpleegkundige of familielid) en evalueer de impact van meetlocaties op de bruikbaarheid en signaalkwaliteit.
   3. Ontdek de betrouwbaarheid van ECG-metingen met één afleiding voor de identificatie van atriumfibrilleren.
   4. Ontdek de betrouwbaarheid van ECG-metingen met één afleiding voor de identificatie van snelle (tachycardie) en trage hartslag (bradycardie).

2. Kan een polsbandje op basis van optische polsregistratie betrouwbare informatie krijgen over hartritmestoornissen?

   1. Ontdek de bruikbaarheid van de polsband voor de identificatie van boezemfibrilleren.
   2. Ontdek de bruikbaarheid van de polsband voor de identificatie van snelle (tachycardie) en trage hartslag (bradycardie).

Het doel van de methodeontwikkeling van het onderzoek is het evalueren van de betrouwbaarheid van de hartslagmeting bij single-lead ECG en polsgolfmeting bij gezonde patiënten en patiënten met hartproblemen. De studie ontwikkelt computermethoden op basis van lichtgewicht meettechnologie om op betrouwbare wijze de meest voorkomende hartritmestoornis, atriumfibrilleren, te identificeren. De diagnose en behandeling van boezemfibrilleren zijn doorslaggevende factoren voor het voorkomen van beroertes.

Onderzoekspatiënten hebben al een 12-kanaals klinische ECG-registratie ondergaan die is opgenomen in het normale behandelproces. Dit 12-kanaals ECG wordt gebruikt voor het identificeren van patiënten die geschikt zijn voor onderzoek en het indelen in subgroepen (normaal ritme, boezemfibrilleren, snel of langzaam ritme).

Bij daadwerkelijke studiemetingen wordt een Holter-ECG-apparaat op de borst van de patiënt bevestigd met behulp van vijf natte elektroden om te worden gebruikt als gouden standaard voor ritmebewaking. De lichtgewicht meetmethoden worden vergeleken met het resultaat van de Holter-ECG registratie. Bovendien wordt een fotopletysmogram om de pols van de patiënt geplaatst voor PPG-registratie. Figuur 1 toont illustratieve voorbeelden van de metingen van de studie.

De onderzoeker meet opnames van één minuut vanuit twee verschillende meetposities (flank en borst) met een eenmalig ECG-meetapparaat. Daarna voert de patiënt zelfcontrolemetingen van één minuut uit met een eenmalig ECG-apparaat vanuit alle drie de posities (duimen, flank en borst) en ook vanaf de borst met juweel-ECG.

De studie vergelijkt het vermogen van deze lichtgewicht meetmethoden om verschillende hartritmes te detecteren in vergelijking met de Holter-registratie.

De apparaten die voor de meting worden gebruikt zijn:

1. Faros 360 ECG-sensor met natte elektroden (figuur 1, apparaat 1) (Mega Elektroniikka, http://www.megaemg.com/ Kuopio Suomi). Faros 360 Holter is een CE- en FDA 510(k)-goedgekeurd klasse 2a medisch hulpmiddel, dat op de borst van de patiënt wordt bevestigd met vijf natte elektroden voor eenmalig gebruik.

2. Suunto Movesense eenmalig ECG-apparaat (Suunto Oy, http://www.suunto.com Vanta Suomi). Movesense is een CE-goedgekeurd consumentenapparaat, dat wordt gebruikt met twee dy-elektroden voor de ECG-meting (Figuur 1 apparaten 2 en 3). Movesense-koffer; juweel en eenmalig ECG-doosje.

   1. In de vorige studie (Afib24h) werd Valvira gemeld en kreeg het onderzoek toestemming voor de klinische apparaatstudie (Movesense + borstbandcombinatie).
   2. Voor deze studie is Valira aangemeld voor een klinische apparaatstudie (Movesense + eenmalige ECG-apparaatcombinatie)
3. Empatica E4 activiteitenarmband (Empatica Ltd http://www.empatica.com Milan Italia), een CE-goedgekeurd consumentenapparaat. Empatica E4 is ook een fotopletysmogram, dat optisch de hoeveelheid bloed meet die in het bloedvat circuleert (Figuur 1 apparaat 4).
4. Samsung Gear S3 draagbaar (Samsung Electronics, Co., Ltd., www.samsung.com Soul Etelä-Korea), een CE-goedgekeurd consumentenapparaat. Gear S3 is ook een fotopletysmogram, dat optisch de hoeveelheid bloed meet die in het bloedvat circuleert.

De onderzoeker bevestigt apparaten aan de patiënt. Daarna start de onderzoeker een 10 minuten durende registratie met Faros 360 (device 1) en Empatica E4 (device 4) devices. Tijdens een 10 minuten durende meting meet de onderzoeker met het Movesense ECG (apparaat 2) 1 minuut opnames vanaf twee verschillende meetposities 1. vanaf de borst, borstbeen loodrecht 2. vanaf de borst, langs het borstbeen. De patiënt voert vervolgens een minuut zelfcontrolemetingen uit 1. vanaf de borst, borstbeen loodrecht 2. vanaf de borst, langs het borstbeen 3. vanaf het onderste deel van de flank 4. vanaf de duimen en 5. vanaf de borst met een juweel -ECG.

Hartslagdetectie door ECG-meting wordt meestal gedaan door de detectie van QRS-complexen. In de afgelopen decennia zijn er talloze van deze QRS-detectoren ontwikkeld. ECG-metingen met droge elektroden brengen aanzienlijk meer bewegingsstoringen met zich mee in vergelijking met metingen met natte elektroden, omdat zelfs de kleine bewegingen van het apparaat grote veranderingen in het ECG-signaal teweegbrengen. Bovendien is, vooral bij gebruik van duimen als meetpunt, de EMG-ruis van de spieren opmerkelijk hoog in vergelijking met de metingen met natte elektroden.

Dit project maakt gebruik van de methoden die zijn ontwikkeld in het eerdere mobiele-ECG-project voor ruis- en QRS-detectie om betrouwbare detectie van QRS-complexen en hartslagonregelmatigheden in de droge elektrodemetingen mogelijk te maken.

In deze studie worden de eerder ontwikkelde hartslagdetectiemethoden gevalideerd door studiemetingen van normaal sinusritme, atriale fibrillatie en langzame (bradycardie) en snelle (tachycardie) hartslag.

Deze studie onderzoekt het vermogen van pulsdetectie bij de detectie van atriumfibrilleren. Het fotopletysmogram meet de absorptie van licht in het weefsel. De absorptie van licht in het bloed is groter dan de absorptie in het omringende weefsel. Wanneer het hart klopt, zetten haarvaten uit en trekken ze samen op basis van veranderingen in het bloedvolume. Fotopletysmografie maakt de hartslagmeting mogelijk door veranderingen in absorptie te detecteren.

Photopletysmgram is, net als een mobiel ECG-apparaat, bijzonder gevoelig voor beweging, zelfs de kleine beweging van de led/fotodiode veroorzaakt een grote verandering in de lichtintensiteit.

Ook veroorzaken fysiologische veranderingen een storing in de hartslagmeting, bijvoorbeeld wanneer de vasculaire elasticiteit verandert, verandert de polsslagtijd, wat een storing in de meting tot gevolg heeft.

In tegenstelling tot het hoogfrequente doorboorde QRS-complex, is de pulsgolf een laagfrequente up-down variatie, die zijn eigen uitdagingen veroorzaakt voor nauwkeurige hartslagmeting.

Bij boezemfibrilleren werken de atria onvoldoende waardoor de ventrikels niet volledig gevuld zijn met bloed. Bovendien veroorzaakt boezemfibrilleren de onregelmatige geleiding van impulsen van boezems naar de ventrikels, wat leidt tot polsonregelmatigheden. De hoeveelheid bloed die wordt rondgepompt varieert van slag tot slag, wat de detectie van polsgolven een uitdaging maakt.

Dit project ontwikkelt methodes voor nauwkeurige hartslagmeting uit een pulsgolfreeks.

De ontwikkeling van de methode is bedoeld om rekening te houden met verstoringen als gevolg van de beweging van de meter, pulsgolfonregelmatigheden die typisch zijn voor atriumfibrilleren, en de uitdagingen van langzame (bradycardie) en snelle (tachycardie) hartslagdetectie.

Het hoofddoel van de methodeontwikkeling is om de polsslag zo nauwkeurig te bepalen dat polsonregelmatigheden als gevolg van atriumfibrilleren kunnen worden onderscheiden van een normaal sinusritme en snelle en langzame hartritmes betrouwbaar kunnen worden gedetecteerd.

Bij atriumfibrilleren worden elektrische impulsen willekeurig naar de ventrikels geleid, waardoor de hartslag onregelmatig en ongelijkmatig wordt. Een grote campagne van de Hartstichting "Voel je pols - voorkom een ​​beroerte" is gebaseerd op hartslag- of polsherkenning. Pulsherkenning is natuurlijk de goedkoopste methode om boezemfibrilleren op te sporen, maar deze methode levert een groot aantal fout-positieven op. Door ECG-meting is de detectie van boezemfibrilleren veel betrouwbaarder. Hiervoor zijn geautomatiseerde detectiealgoritmen voor boezemfibrilleren ontwikkeld.

Identificatie van de atriumactivering bij langdurige Holter-ECG-metingen is over het algemeen zeer uitdagend vanwege de slechte signaal-ruisverhouding (beweging, spierartefacten en deels overlappende veel sterkere ventriculaire activiteit). Om deze reden zijn de meeste algoritmen voor de detectie van boezemfibrilleren gebaseerd op de identificatie van pulsonregelmatigheden. Voor het parametreren van de onregelmatigheid van de hartslag (RR-interval) zijn verschillende relatief eenvoudige maar betrouwbare methoden op tijdsniveau geïntroduceerd. Een op RdR gebaseerde methode waarbij de RR-intervallen (hartslag) worden weergegeven als een functie van opeenvolgende RR-intervalveranderingen (hartslagverandering) (Lian et al. 2011). De RdR-grafiek definieert de fragmentatie van het patroon als gevolg van onregelmatige hartslagveranderingen. Daarnaast zijn er methoden die de interne coherentie van RR-tijdreeksen schatten (Lee et al. 2011). Er zijn ook verschillende niet-lineaire methoden geïntroduceerd voor het parametriseren van de hartslagvariatie, waardoor de dynamiek van de hartslagvariatie breder kan worden beschreven (zonder beperking van de aanname van lineariteit). Een klasse van niet-lineaire methoden zijn verschillende entropiegrootheden, deze zijn vooral interessant voor de identificatie van atriale fibrillatie en de onregelmatige hartslag. Entropiegrootheden kunnen worden gebruikt om de regelmaat en voorspelbaarheid van de RR-tijdreeksen te schatten. Doorgaans vereist de betrouwbare berekening van de entropiegrootheden een relatief lange meettijd, maar er zijn ook entropiegrootheden geïntroduceerd die geschikt zijn voor de analyse van korte metingen (Lake & Moorman 2011).

Dit onderzoeksproject ontwikkelt nieuwe algoritmen voor de detectie van boezemfibrilleren voor de mobiele ECG-meting en polsgolfmeting op basis van reeds bestaande methoden. Algoritmen moeten rekening houden met atriale en ventriculaire premature complexen. Het negeren hiervan verhoogt de onregelmatigheid van de RR-tijdreeksen en verhoogt dus het aantal fout-positieve boezemfibrilleren.