Nowoczesne metody stosowane u pacjentów w celu przesiewowego wykrywania migotania przedsionków

wspierane przez rozwijającą się telemedycynę, dzięki czemu można je stosować na większą skalę, co jest szczególnie istotne w przypadku osób obciążonych wysokim ryzykiem wystąpienia migotania przedsionków.

Wprowadzenie

Migotanie przedsionków (AF – atrial fibrillation) jest najczęściej rozpoznawanym zaburzeniem rytmu serca. Opublikowane dane wskazują, że występuje ono u około 3% populacji ogólnej. ^{1, 2} Częstość występowania migotania przedsionków wzrasta wraz z wiekiem. U pacjentów poniżej 55 r.ż. wynosi 0,1% w przypadku kobiet i 0,2% w przypadku mężczyzn. W przedziale wiekowym między 70 a 80 r.ż. migotanie przedsionków stwierdza się u 5% mężczyzn i 3,5% kobiet, a w populacji powyżej 80 r.ż. AF występuje u co najmniej 10% osób. ^{3, 4} Według prognoz częstość występowania migotania przedsionków w najbliższych 20-30 latach wzrośnie dwukrotnie, głównie z powodu wydłużenia średniego czasu życia. Poprawią się także możliwości wykrywania niemego klinicznie migotania przedsionków oraz stanów predysponujących do wystąpienia tej arytmii (nadciśnienie tętnicze, choroba wieńcowa, wady zastawkowe, niewydolność serca, cukrzyca, otyłość). ^{1, 5} Co ważniejsze, niewielkiemu wzrostowi częstości występowania migotania przedsionków towarzyszy dwukrotny wzrost śmiertelności związanej z tą arytmią (z 0,8 do 1,6 na 100 000 u mężczyzn i 0,9 do 1,7 na 100 000 u kobiet). ⁶ Szacuje się, że w Polsce migotanie przedsionków występuje u 400 000 do 800 000 osób, a w najbliższych 2-3 dekadach liczba ta zwiększy się z 800 000 do 1 600 000 osób. W świetle powyższych faktów arytmia ta uważana jest za jedną z epidemii XXI wieku.

Obraz kliniczny migotania przedsionków jest bardzo różnorodny – od postaci klinicznie bezobjawowych (nieme migotanie przedsionków) do postaci objawowych. Do najcięższych powikłań migotania przedsionków zalicza się udar niedokrwienny mózgu (IS – ischemic stroke) i niewydolność serca. Należy podkreślić, że udar w przebiegu migotania przedsionków jest obciążony znacznie wyższą śmiertelnością i wiąże się z większym nasileniem niepełnosprawności niż udary o innej etiologii. Ryzyko wystąpienia udaru niedokrwiennego mózgu wśród pacjentów z migotaniem przedsionków jest sześciokrotnie wyższe niż ryzyko udaru w populacji pacjentów bez tej arytmii niezależnie od tego, czy AF ma charakter utrwalony, napadowy lub czy jest bezobjawowe. Wykazano, że nawet krótkie (5-6 min), bezobjawowe epizody migotania przedsionków mogą powodować zwiększenie ryzyka wystąpienia udaru mózgu o 2,8 razy, a ryzyka zgonu o 2,5 razy. ⁷

W związku z tym w ostatnich latach nastąpił rozwój metod służących wykrywaniu migotania przedsionków, w tym przesiewowych. Jest to na tyle ważny klinicznie problem, że w 2015 r. ukonstytuowała się międzynarodowa grupa ekspertów o nazwie AF-SCREEN, która rok później rozpoczęła pracę nad stanowiskiem dotyczącym dostępnych metod diagnozowania migotania przedsionków. ⁸

Do wykrywania migotania przedsionków służą następujące sposoby/urządzenia:

• palpacyjny pomiar tętna (najprostsze badanie przesiewowe)
• standardowe 12-odprowadzeniowe EKG
• 24-godzinne badanie EKG metodą Holtera
• kilkudobowe badanie EKG metodą Holtera
• rejestrator zdarzeń event Holter (na żądanie lub z automatyczną detekcją)
• wszczepialny rejestrator pętlowy (ILR – implantable loop recorder)
• wszczepialne urządzenia do elektroterapii z detekcją czynności elektrycznej przedsionka (stymulator serca, kardiowerter-defibrylator [ICD – implantable cardioverter-defibrillator], stymulator resynchronizujący [CRT – cardiac resynchronization therapy]).

Powtarzanie 12-odprowadzeniowego zapisu EKG lub monitorowanie EKG metodą Holtera w populacjach podwyższonego ryzyka istotnie poprawia wykrywalność migotania przedsionków. ⁹ Udowodniono, że im dłuższy czas monitorowania, tym większa szansa na wykrycie tej arytmii. ^{4, 10}

Nowe dostępne rozwiązania do wykrywania migotania przedsionków można podzielić na trzy kategorie:

1. Długoterminowe (powyżej 14 dni) nieinwazyjne monitorowanie zapisu EKG

2. Urządzenia wykrywające migotanie przedsionków

3. Technologie inne niż EKG.

Kategoria pierwsza

Do pierwszej kategorii możemy zaliczyć: system PocketECG firmy Medicalgorithmics, kamizelkowe rozwiązanie hiszpańskiej firmy Nuubo oraz opracowane w Polsce przez konsorcjum podmiotów rozwiązanie realizujące projekt Nomed-AF finansowany z grantu NCBIR-STRATEGMED II.

System PocketECG

Składa się on z rejestratora sygnału EKG (mikrokomputer) z podłączonymi do niego trzema elektrodami. Mikrokomputer (PDA – personal digital assistant) wyposażony jest w kartę GSM. W PDA wbudowany jest wyświetlacz, na którym po włączeniu urządzenia wyświetlają się komendy informujące chorego, w jaki sposób z niego korzystać. Na wyświetlaczu jest również zaprezentowane, w jaki sposób i w których miejscach na ciele chorego należy przykleić elektrody. Po przyklejeniu elektrod PDA testuje poprawność wykonania tych czynności. Jeżeli któraś elektroda się odłączy lub wystąpią inne problemy techniczne, uruchomi się sygnał dźwiękowy, a na ekranie pojawi się stosowny komunikat wraz z informacją, jakie działania powinien podjąć pacjent w celu przywrócenia urządzenia do prawidłowego funkcjonowania. System PocketECG wraz z platformą informatyczną jest przystosowany do prowadzenia długotrwałego monitorowania chorych. Zapis EKG online przekazywany jest do centrum telemonitoringu medycznego, w którym nadchodzące dane są przedstawiane specjalistom oceniającym zapis EKG. Spływająca do centrum telemonitoringu rejestracja podlega pełnej analizie EKG.

System został oceniony w badaniu, którego wyniki przedstawiono na zjeździe Heart Rhythm Society, który odbył się 9-12 maja 2018 r. w Bostonie. Badanie prowadzono w 2016 r., trwało od 1 do 30 dni i wzięło w nim udział 16 595 chorych; praca ich serca była monitorowana przy użyciu PDA. Migotanie przedsionków wykryto u 16,7% chorych, tj. u 2781 osób. W badaniu porównywano również skuteczność wykrywania AF za pomocą PDA z rozwiązaniami offline monitoringu EKG metodą Holtera. Wykazano, że przy łącznym odsetku występowania migotania przedsionków w czasie monitoringu wynoszącym <10% system PocketECG w porównaniu z EKG metodą Holtera był 4 razy skuteczniejszy w wykryciu AF w ciągu pierwszych 24 godzin. ¹¹

Rozwiązanie firmy Nuubo

Rozwiązanie to daje możliwość ciągłej rejestracji sygnału EKG do 31 dni. Składa się z:

• nECG SHIRT – koszulki z suchymi elektrodami umożliwiającej sczytywanie 2-odprowadzeniowego sygnału EKG
• nECG MINDER – bezprzewodowego urządzenia medycznego, które rejestruje informacje przechwycone przez nECG koszulki oraz inne informacje, takie jak pozycja ciała (kąt/postawa) pacjenta w czasie aktywności fizycznej.

Dodatkowo dane są przesyłane zdalnie w czasie rzeczywistym przy użyciu technologii bezprzewodowej do nECG SUITE. Jest to oprogramowanie do wizualizacji i analizy, które zarządza informacjami zarejestrowanymi i przekazanymi przez nECG MINDER.

Oprogramowanie nECG SUITE:

• umożliwia monitoring pacjenta w rzeczywistym czasie pomiaru i analizę zapisu po zakończeniu badania; zawiera algorytmy diagnozujące arytmie
• dostarcza dodatkowych informacji, takich jak poziom aktywności fizycznej, pozycja ciała
• ma narzędzia do generowania raportów, wysyłania sygnałów oraz analizy zmienności rytmu serca (HRV).

Zapis parametrów EKG umożliwia:

• automatyczne wykrycie arytmii
• automatyczne wykrycie tachykardii i bradykardii
• rejestrowanie minimalnego i maksymalnego tętna oraz maksymalnego ciśnienia tętniczego
• rejestrowanie zmienności rytmu serca (HRV – heart rate variability) ze szczegółami dotyczącymi pory dnia i nocy oraz godzin występowania
• otrzymanie indeksu aktywności w sporcie skalkulowanego przez trzyosiowy akcelerometr Technologia Nuubo
• kontrolę parametrów kardiologicznych w trakcie intensywnego wysiłku fizycznego
• wychwycenie zmian kardiologicznych podczas treningu
• analizę zarejestrowanych danych w celu dostosowania treningu do indywidualnych potrzeb zawodników
• analizę danych umożliwiającą dostosowanie obciążenia treningu do optymalnego pułapu tlenowego.

Skuteczność systemu Nuubo została oceniona przez pracowników Warszawskiego Uniwersytetu Medycznego. ¹²

System Nomed-AF

System Nomed-AF został opracowany przez konsorcjum, w skład którego weszły: Śląski Park Technologii Medycznych Kardio-Med Silesia (lider), Gdański Uniwersytet Medyczny, Warszawski Uniwersytet Medyczny, Uniwersytet Jagielloński – Collegium Medicum, Pomorski Uniwersytet Medyczny, Instytut Techniki i Aparatury Medycznej oraz Comarch Healthcare. Nomed-AF został sfinansowany z grantu otrzymanego z NCBIR-STRATEGMED II na projekt pod nazwą „Nieinwazyjny monitoring we wczesnym wykrywaniu niemego migotania przedsionków (AF) – ClinicalTrials.gov number, NCT03243474”. W ramach projektu opracowano rozwiązania umożliwiające długoterminowy, 30-dniowy monitoring sygnału EKG. System składa się z: kamizelki, dwóch rejestratorów EKG, stacji bazowej wyposażonej w kartę GSM i platformy informatycznej (ryc. 1).

Rycina 1. Elementy do monitorowania EKG w badaniu Nomed-AF

Rycina 2. Schemat postępowania w systemie Nomed-AF

Sposób działania systemu Nomed-AF jest następujący (ryc. 2): chory wkłada kamizelkę wykonaną z materiału antyalergicznego, wyposażoną w suche elektrody. Zbierany sygnał EKG jest 2-odprowadzeniowy. Na kamizelce zamontowany jest rejestrator sygnału EKG, którego bateria pozwala na ciągły monitoring chorego do 48 godzin. W zestawie dostarczane są dwa rejestratory. W trakcie monitoringu jeden z nich zamocowany jest na kamizelce, w tym czasie drugi jest ładowany na stacji dokującej. Zmiana rejestratorów na kamizelce powinna być dokonywana raz na 24 godziny. Kamizelka z rejestratorem nie jest wodoodporna. Do mycia i kąpieli pacjent musi ją zdjąć. W czasie ładowania rejestratora na stacji dokującej następuje przesłanie sygnału EKG do platformy Nomed-AF wyposażonej w algorytmy dokonujące jego automatycznej analizy pod kątem wykrywania migotania przedsionków. Po automatycznej analizie każdy wykryty epizod migotania przedsionków jest interaktywnie oceniany przez przeszkolony zespół medyczny i ostatecznie zatwierdzany przez lekarza. W końcowym raporcie podaje się sumaryczny czas migotania przedsionków i odsetek AF w całym badaniu. System wykrywa także dodatkowe pobudzenia nadkomorowe, których duża liczba zwiastuje migotanie przedsionków.

Kategoria druga

Do drugiej kategorii możemy zaliczyć rozwiązania: Apple Watch Series 4 z bransoletką AliveCor KardiaBand oraz obrączkę CART firmy Sky Labs.

Apple Watch Series 4

To pierwsze urządzenie konsumenckie, które we wrześniu 2018 r. otrzymało certyfikat amerykańskiej Food and Drug Administration na monitorowanie EKG. Zegarek Apple Watch Series 4 połączony jest z bransoletką sensoryczną AliveCor KardiaBand, która w 2017 r. również otrzymała certyfikat FDA. Dzięki optycznemu czujnikowi na spodzie zegarka Apple Watch może wykryć zbyt niskie ciśnienie. Monitoruje fale tętna i rejestruje EKG. W zegarku zainstalowano oprogramowanie Kardia, które wyposażone jest w algorytmy wykrywające migotanie przedsionków. System przygotowuje wstępne rozpoznanie, zapisuje wynik w pliku PDF, który może być wydrukowany, a następnie pokazany lekarzowi. Informacje z programu Kardia są przekazywane również do systemowej aplikacji Zdrowie znajdującej się w mobilnym systemie iOS.

CART (Ring – Type Cardio Tracker)

Podczas kongresu European Society of Cardiology, który odbył się 25-29 sierpnia 2018 r. w Monachium, zaprezentowano obrączkę firmy Sky Labs umożliwiającą monitorowanie i analizowanie: arytmii, niewydolności serca, aktywności fizycznej, bezdechu sennego, sprawności psychicznej (pomiar poziomu stresu).

Zgodnie z informacją podaną na stronie internetowej producenta CART (https://www.i-skylabs.com/product) wykrywalność migotania przedsionków przez to urządzenie jest szacowana na ponad 90%. Tę wysoką dokładność rozpoznawania migotania przedsionków osiąga się na podstawie rejestracji zmienności rytmu serca.

Pacjent nosi obrączkę na palcu (dostępne są różne rozmiary obrączek). W urządzenie wbudowany jest sensor sygnału fotopletyzmograficznego (PPG – photoplethysmogram) dający możliwość ciągłego monitoringu pracy serca. Producent dostarcza oprogramowanie instalowane na smartfonie, do którego przekazywane są dane z obrączki za pośrednictwem połączenia bezprzewodowego (Bluetooth). Aplikacja daje możliwość tworzenia dziennika zdarzeń i rejestracji wykrytych epizodów migotania przedsionków. Zebrane przez użytkownika dane mogą zostać przekazane lekarzowi lub do centrum telemonitoringu medycznego.

Kategoria trzecia

Do trzeciej kategorii możemy zaliczyć rozwiązania: FibriCheck, Umana T1 Heart Monitor i Heartbeats firmy Preventicus.

FibriCheck

To pierwsza aplikacja medyczna z certyfikatem CE klasy IIa, która umożliwia monitorowanie rytmu serca za pomocą aparatu w smartfonie. FibriCheck jest w stanie wykryć zaburzenia rytmu serca, takie jak migotanie przedsionków czy rytmy ektopowe.

Aby dokonać pomiaru, wystarczy położyć palec na 60 sekund na aparacie swojego smartfona, umożliwiając wykrycie fali tętna za pomocą światła optycznego i kamery smartfona. Zwalidowane algorytmy dokonują automatycznej analizy zebranego sygnału, a następnie w sposób samoczynny uzyskane wyniki są przekazywane do pulpitu lekarzy. Wyniki na pulpicie lekarzy prezentowane są według systemowo ustawionych priorytetów.

Aplikacja FibriCheck jest przeznaczona dla pacjentów skarżących się na kołatania serca oraz obciążonych czynnikami ryzyka wystąpienia migotania przedsionków, takimi jak: nadciśnienie tętnicze, cukrzyca, przebyty zawał serca lub udar mózgu.

Umana T1 Heart Monitor

Jest to bezobsługowy, bezprzewodowy system do monitoringu serca. Działa jako nieinwazyjne urządzenie do śledzenia parametrów życiowych. Ma bardzo cienkie czujniki naskórkowe, które dokonują pomiarów z większą dokładnością i precyzją niż tradycyjne, masywniejsze urządzenia, zachowując jednocześnie te same certyfikaty jakości. Czujniki przechwytują i analizują w czasie rzeczywistym aktywność elektryczną serca i pozostają w miejscu przez pięć dni, nie powodując niedogodności dla użytkownika. Z czujnika dane przesyłane są bezprzewodowo do aplikacji działającej na normalnym smartfonie, która rejestruje i analizuje sygnały do monitorowania i wykrywania nieprawidłowości. Specjaliści medyczni mogą zdalnie uzyskiwać dostęp do informacji, a gdy tylko zostanie wykryta znaczna aktywność, użytkownik może wysłać wiadomość tekstową bezpośrednio do wybranej strony trzeciej.

Oprogramowanie Heartbeats

Kolejną certyfikowaną (CE klasy IIa) aplikacją przeznaczoną do przesiewowego wykrywania migotania przedsionków jest oprogramowanie Heartbeats firmy Preventicus, które również jest instalowane na smartfonie. Do detekcji migotania przedsionków wykorzystuje się kamerę wbudowaną w smartfon. Oprogramowanie uruchomione na telefonie w chwili położenia palca wskazującego na kamerze aparatu dokonuje analizy sygnału fotopletyzmograficznego PPG pod kątem wykrywania migotania przedsionków.

W lipcu 2018 r. opublikowano wyniki badania DETECT AF PRO, w którym wzięło udział 592 chorych. Jego celem było wykazanie, na ile skuteczny w wykrywaniu migotania przedsionków jest smartfon wyposażony w kamerę i oprogramowanie Heartbeats. Polegało ono na przyłożeniu przez badaną osobę palca wskazującego do obiektywu aparatu wbudowanego w smartfon (iPhone 4S) na 5 minut. W tym czasie następowało sczytywanie sygnału fotopletyzmograficznego PPG. Na podstawie 5-minutowej analizy rytmu serca PPG algorytm wykrywał migotanie przedsionków z czułością 91,5% (95% przedział ufności [CI – confidence interval]: 85,9-95,4) i swoistością 99,6% (97,8-100). Skracając czas badania do 1 minuty, czułość zmniejszyła się do 89,9% (85,5-93,4), a swoistość do 99,1% (97,5-99,8). Wyniki niniejszego badania wykazały wysoką specyficzność i czułość metody, a co się z tym wiąże – przydatność tego typu rozwiązania do przesiewowego wykrywania migotania przedsionków. ¹³

Podsumowanie

Wysoka częstość występowania oraz poważne następstwa migotania przedsionków w postaci udaru niedokrwiennego mózgu i zwiększonej śmiertelności stały się powodem, dla którego w ostatnich latach nastąpił rozwój przesiewowych metod jego wykrywania. Przeznaczone do tego systemy mają istotne znaczenie z kilku powodów. Po pierwsze, istnieje słaba korelacja między objawami zgłaszanymi przez chorych a napadami migotania przedsionków, które są często bezobjawowe. U 15-30% pacjentów migotanie przedsionków odpowiada za nowo rozpoznany incydent udaru niedokrwiennego mózgu. Częstość występowania niemego migotania przedsionków jest z pewnością niedoszacowana. Po drugie, krótkoterminowa rejestracja zapisu EKG często jest niewystarczająca do zarejestrowania epizodów arytmii. Po trzecie, istotne jest ustalenie ryzyka powikłań zakrzepowo-zatorowych związanych z migotaniem przedsionków w celu włączenia odpowiedniej terapii przeciwzakrzepowej. Wobec powyższego opracowywane są, a następnie certyfikowane (CE, FDA) nowe typy urządzeń, algorytmy i rozwiązania telemedyczne, które umożliwiają ich zastosowanie w dużych populacjach. Prowadzone badania potwierdzają ich przydatność w praktyce klinicznej.