Выявление аритмий с помощью однократной ЭКГ

Исследование направлено на решение следующих медицинских задач:

1. Выявление и определение типа мерцательной аритмии проблематично из-за ее спонтанного возникновения и латентности.
2. Измерительные устройства для скрининга мерцательной аритмии плохо доступны.

Основными вопросами исследования являются:

1. Можно ли использовать измерение ЭКГ в одном отведении для выявления аритмий?

   1. Узнайте места измерения (отведения ЭКГ) для самоконтроля ЭКГ по одному отведению и оцените влияние мест измерения на удобство использования и качество сигнала.
   2. Узнайте места измерения для мониторинга ЭКГ в одном отведении, когда измерение выполняется другим лицом (медсестрой или родственником), и оцените влияние мест измерения на удобство использования и качество сигнала.
   3. Узнайте о надежности измерения ЭКГ в одном отведении для выявления мерцательной аритмии.
   4. Узнайте достоверность измерения ЭКГ в одном отведении для выявления учащенного (тахикардия) и замедленного сердечного ритма (брадикардия).

2. Может ли браслет на основе оптической регистрации импульсов получать достоверную информацию об аритмиях?

   1. Узнайте о возможности использования пульсометра для выявления мерцательной аритмии.
   2. Выяснить возможность использования пульсометра для выявления учащенного (тахикардия) и замедленного сердечного ритма (брадикардия).

Целью разработки метода исследования является оценка достоверности измерения частоты сердечных сокращений при ЭКГ в одном отведении и измерения пульсовой волны у здоровых и больных с заболеваниями сердца. В исследовании разрабатываются вычислительные методы, основанные на облегченной технологии измерения, для надежного выявления наиболее распространенной сердечной аритмии, мерцательной аритмии. Диагностика и лечение мерцательной аритмии являются решающими факторами для предотвращения инсульта.

Пациентам исследования уже проводилась 12-канальная клиническая регистрация ЭКГ, включенная в стандартный лечебный процесс. Данная 12-канальная ЭКГ используется для выявления пациентов, пригодных для исследования, и деления на подгруппы (нормальный ритм, мерцательная аритмия, учащенный или медленный ритм).

В реальных исследованиях устройство Холтер-ЭКГ прикрепляется к груди пациента с помощью пяти мокрых электродов, которые используются в качестве золотого стандарта для мониторинга ритма. Облегченные методы измерения сравниваются с результатом регистрации Холтер-ЭКГ. Кроме того, на запястье пациента накладывают фотоплетизмограмму для регистрации ФПГ. На рисунке 1 показаны иллюстративные примеры измерений исследования.

Исследователь измеряет одноминутные записи из двух разных положений измерения (бок и грудь) с помощью одноразового устройства для измерения ЭКГ. После этого пациент выполняет одноминутные измерения самоконтроля с помощью одноразового прибора ЭКГ со всех трех позиций (большие пальцы, бок и грудная клетка), а также с груди с помощью джем-ЭКГ.

В исследовании сравнивается способность этих облегченных методов измерения обнаруживать различные сердечные ритмы по сравнению с регистрацией по Холтеру.

Приборы, используемые для измерения:

1. Датчик ЭКГ Faros 360 с мокрыми электродами (рис. 1, устройство 1) (Mega Elektroniikka, http://www.megaemg.com/ Куопио Суоми). Faros 360 Holter — это медицинское устройство класса 2a, одобренное CE и FDA 510(k), которое крепится к груди пациента с помощью пяти одноразовых влажных электродов.

2. Одноразовый прибор ЭКГ Suunto Movesense (Suunto Oy, http://www.suunto.com) Вантаа Суоми). Movesense — это потребительское устройство, имеющее сертификат CE, которое используется с двумя красящими электродами для измерения ЭКГ (рис. 1, устройства 2 и 3). кейс MoveSense; драгоценность и одноразовый чехол для ЭКГ.

   1. В предыдущем исследовании (Afib24h) сообщалось о Valvira, и исследование получило разрешение на клиническое исследование устройства (комбинация Movesense + нагрудный ремень).
   2. В этом исследовании сообщается, что Valira участвует в исследовании клинического устройства (комбинация Movesense + одноразовое устройство ЭКГ).
3. Браслет активности Empatica E4 (Empatica Ltd http://www.empatica.com) Milan Italia), которое является потребительским устройством с сертификатом CE. Empatica E4 также представляет собой фотоплетизмограмму, которая измеряет оптически количество крови, циркулирующей в кровеносном сосуде (рис. 1, устройство 4).
4. Носимые устройства Samsung Gear S3 (Samsung Electronics, Co., Ltd., www.samsung.com Soul Etelä-Korea), которое является потребительским устройством с сертификатом CE. Gear S3 также представляет собой фотоплетизмограмму, которая оптически измеряет количество крови, циркулирующей в кровеносном сосуде.

Исследователь прикрепляет устройства к пациенту. После этого исследователь начинает 10-минутную регистрацию на устройствах Faros 360 (устройство 1) и Empatica E4 (устройство 4). Во время 10-минутного измерения исследователь измеряет одноминутные записи из двух разных положений для измерения с помощью ЭКГ Movesense (устройство 2) 1. от груди, перпендикулярно грудине 2. от груди, вдоль грудины. Затем пациент проводит одноминутные измерения самоконтроля 1. от груди, перпендикулярно грудине 2. от груди вдоль грудины 3. от нижней части бока 4. от больших пальцев и 5. от груди драгоценным камнем -ЭКГ.

Определение частоты сердечных сокращений с помощью измерения ЭКГ чаще всего осуществляется путем обнаружения комплексов QRS. За последние десятилетия было разработано множество таких детекторов QRS. Измерение ЭКГ с помощью сухих электродов вызывает значительно больше нарушений движений по сравнению с измерениями с влажными электродами, так как даже небольшие движения устройства вызывают значительные изменения сигнала ЭКГ. Кроме того, особенно при использовании больших пальцев в качестве точек измерения, шум ЭМГ от мышц заметно выше по сравнению с измерениями с влажным электродом.

В этом проекте используются методы, разработанные в более раннем проекте мобильной ЭКГ для обнаружения шума и QRS, чтобы обеспечить надежное обнаружение комплексов QRS и нерегулярности сердечного ритма при измерениях с помощью сухого электрода.

В этом исследовании ранее разработанные методы определения частоты сердечных сокращений подтверждаются измерениями нормального синусового ритма, мерцательной аритмии, а также медленной (брадикардия) и быстрой (тахикардия) частоты сердечных сокращений.

В этом исследовании изучается возможность обнаружения пульса при обнаружении мерцательной аритмии. Фотоплетизмограмма измеряет поглощение света тканью. Поглощение света кровью больше, чем поглощение окружающими тканями. Когда сердце бьется, капилляры расширяются и сужаются в зависимости от изменения объема крови. Фотоплетизмография позволяет измерять частоту сердечных сокращений, обнаруживая изменения поглощения.

Фотоплетизмограмма, как и мобильное устройство ЭКГ, особенно чувствительна к движению, даже небольшое движение светодиода/фотодиода вызывает значительное изменение интенсивности света.

Также физиологические изменения вызывают нарушение измерения частоты сердечных сокращений, например, при изменении эластичности сосудов изменяется время пульса, что приводит к нарушению измерения.

В отличие от высокочастотного проколотого комплекса QRS, пульсовая волна представляет собой низкочастотную вариацию вверх-вниз, что создает собственные проблемы для точного измерения частоты сердечных сокращений.

Предсердия при мерцательной аритмии работают недостаточно, поэтому желудочки не полностью наполняются кровью. Кроме того, мерцательная аритмия вызывает неравномерность проведения импульсов от предсердий к желудочкам, что приводит к неравномерности пульса. Количество перекачиваемой крови варьируется от одного удара к удару, что затрудняет обнаружение пульсовой волны.

В рамках этого проекта разрабатываются методы точного измерения частоты сердечных сокращений по серии пульсовых волн.

Разработка метода направлена ​​на учет нарушений, связанных с движением глюкометра, неравномерности пульсовой волны, характерной для мерцательной аритмии, а также проблемы определения медленного (брадикардия) и быстрого (тахикардия) ритма сердечных сокращений.

Основной целью разработки метода является определение пульса настолько точно, чтобы неравномерность пульса, обусловленную фибрилляцией предсердий, можно было отличить от нормального синусового ритма и достоверно выявить учащенный и замедленный ритмы сердца.

При мерцательной аритмии электрические импульсы беспорядочно поступают к желудочкам, в результате чего частота сердечных сокращений становится нерегулярной и неравномерной. Большая кампания Ассоциации кардиологов «Почувствуй свой пульс — предотврати инсульт» основана на распознавании частоты сердечных сокращений или пульса. Распознавание пульса, безусловно, является самым дешевым методом выявления мерцательной аритмии, но этот метод дает большое количество ложноположительных результатов. С помощью измерения ЭКГ обнаружение мерцательной аритмии намного надежнее. Для этой цели были разработаны автоматизированные алгоритмы обнаружения мерцательной аритмии.

Идентификация активации предсердий при длительных измерениях Холтеровской ЭКГ, как правило, очень сложна из-за плохого соотношения сигнал-шум (движение, мышечные артефакты и частично перекрывающаяся гораздо более сильная желудочковая активность). По этой причине большинство алгоритмов обнаружения мерцательной аритмии основаны на выявлении нерегулярности пульса. Для параметризации неравномерности сердечного ритма (RR-интервала) было введено несколько относительно простых, но надежных методов временного уровня. Например, метод на основе RdR, в котором интервалы RR (частота сердечных сокращений) представлены как функция последовательных изменений интервалов RR (изменение частоты сердечных сокращений) (Lian et al. 2011). RdR-график определяет фрагментацию паттерна в результате нерегулярных изменений сердечного ритма. Кроме того, существуют методы, которые оценивают внутреннюю когерентность временных рядов RR (Lee et al. 2011). Различные нелинейные методы также были введены для параметризации изменения частоты сердечных сокращений, что позволяет более широко описать динамику изменения частоты сердечных сокращений (без ограничения предположения о линейности). Одним из классов нелинейных методов являются различные величины энтропии, которые особенно интересны для выявления мерцательной аритмии и нерегулярного сердечного ритма. Величины энтропии можно использовать для оценки регулярности и предсказуемости временных рядов RR. Как правило, надежный расчет энтропийных величин требует относительно длительного времени измерения, но также были введены энтропийные величины, подходящие для анализа коротких измерений (Lake & Moorman 2011).

Этот исследовательский проект разрабатывает новые алгоритмы обнаружения мерцательной аритмии для измерения мобильной ЭКГ и измерения пульсовой волны на основе уже существующих методов. Алгоритмы должны учитывать предсердные и желудочковые преждевременные комплексы. Игнорирование этого увеличивает неравномерность временного ряда RR и, таким образом, увеличивает количество ложноположительных фибрилляций предсердий.