5.1. AliveCor ECG
L’AliveCor Veterinary Heart Monitor è un dispositivo mobile approvato dalla FDA e a marchio CEper uso veterinario in grado di registrare un tracciato ECG a singola derivazione. Si compone di tre elementi fondamentali:
- una cover diversa a seconda del modello smartphone, integrata da elettrodi e sensori che acquisiscono i dati ECG e li trasmettono allo smartphone (hardware);
- Il software associato, ovvero un’applicazione scaricabile sul telefono, che salva e organizza i dati trasmettendoli ai server dell’ AliveCor;
- un IPhone.
Una volta acquisito il tracciato elettrocardiografico, questo dispositivo ne effettua il salvataggio automatico sullo smartphone. E’ così possibile visualizzare in un secondo momento i dati raccolti. Il programma permette inoltre di modificare alcuni parametri come velocità o voltaggio dell’ECG per migliorarne la qualità e quindi l’interpretabilità.
È possibile ottenere il tracciato in formato PDF, in quanto il dispositivo è in grado di digitalizzare automaticamente la traccia ECG che viene salvata e caricata in un database di raccolta cloud ed eventualmente spedita via-mail sfruttando la rete dello smartphone. In questo modo è possibile stampare il PDF per l’analisi dei singoli parametri quali durata e voltaggio delle onde, lunghezza degli intervalli, alterazioni del ritmo, la valutazione della frequenza cardiaca e lo studio del tracciato.
CAPITOLO 6 – SCOPO del LAVORO
Molti studi hanno sottolineato l’accuratezza della registrazione di tracciati elettrocardiografici con smartphone per la misurazione della frequenza cardiaca e delle anomalie del ritmo, sia nell’uomo (McManus et al., 2013; Saxon, 2013; Bruining et al., 2014; Ho et al., 2014; Walsh et al., 2014; Baquero et al., 2015; Habermanet al., 2015; Nguyen et al., 2015; Orchard et al., 2014; Wackel et al., 2014; Ferdman et al., 2015; Lowres et al., 2015; Tarakji et al., 2015) che nei piccolo animali (Kraus et al., 2016; Vezzosi et al., 2016).
A conoscenza degli autori esiste un unico lavoro (Krauss et al., 2013) sull’utilizzo dell’applicazione smartphone (Alivecor®, USA) per la valutazione della frequenza e ritmo cardiaci nel cavallo. L’obiettivo del presente studio è stato quello di valutare la fattibilità e l’affidabilità di un dispositivo smartphone ECG nell’identificazione del ritmo cardiaco e nella misurazione dei vari parametri elettrocardiografici nel cavallo.
Lo studio prospettico è stato approvato dall’Organismo sul Benessere Animale (OBA) dell’Ateneo di Pisa (n.ro 45965/2016) ed è stato svolto tra Marzo 2016 e Novembre 2017. Tutti i soggetti inclusi erano di proprietà del Dipartimento di Scienze Veterinarie di Pisa.
CAPITOLO 7 – MATERIALI e METODI
7.1. Animali
Nel presente lavoro sono stati inclusi 50 cavalli, 18 maschi e 32 femmine, di razze diverse e di età compresa tra i 2 e i 29 anni (mediana 5 anni).
7.2. Criteri di inclusione
I soggetti inclusi dovevano risultare sani sulla base di una visita generale, visita cardiologica, esame elettrocardiografico ed ecocardiografia.
7.3. Alivecor®, USA Il dispositivo è costituito da:
1. custodia/cover (Alivercor® ECG, USA) nel quale viene inserito lo smartphone. La cover permette di comunicare in modalità wireless con l'applicazione scaricata nel telefono;
2. applicazione AliveECG® (AliveECG®vet, USA) scaricata mediante apposita piattaforma e specifica per lo smartphone utilizzato;
3. smartphone iPhone 5C (Apple, USA).
7.4. Registrazione tracciato elettrocardiografico (ECG)
Dopo un periodo di acclimatamento alla stanza, tutti i cavalli inclusi nel presente studio sono stati sottoposti a due registrazioni elettrocardiografiche eseguite simultaneamente. Entrambi i tracciati sono stati ottenuti con l’animale non sedato, posizionato in un travaglio e in stazione quadrupedale. Nessun soggetto è stato rasato ed è stato utilizzato alcool per migliorare la qualità del segnale elettrico.
Un tracciato elettrocardiografico è stato registrato utilizzando un metodo classico, mentre l’altro è stato eseguito mediante lo smartphone ECG (Alivecor®, USA). In particolare, il tracciato elettrocardiografico standard è stato registrato con la tecnica base-apice e l’utilizzo di un elettrocardiografo standard (MAC 1600 ECG system, GE Healthcare, USA). Per questa registrazione sono stati utilizzati elettrodi di superficie a coccodrillo, i quali sono stati posizionati come segue:
- elettrodo positivo (LA: left arm) in corrispondenza dell’apice cardiaco;
- elettrodo negativo (RA: right arm) all’altezza del solco giugulare destro nel terzo medio del collo;
- elettrodo “terra” a metà del margine caudale della scapola sinistra.
I tracciati di superficie sono stati eseguiti con l’utilizzo di filtri (low-pass 100 Hz e high pass 0,3-0,5 Hz) e stampati su carta millimetrata ad una velocità di scorrimento di 25 mm/s e ampiezza pari a 5 mm/mV. Le misurazioni sono state eseguite utilizzando la derivazione I.
Contemporaneamente all’ECG standard è stata registrato un tracciato ECG mediante l’utilizzo di una singola derivazione bipolare (AliveCorVeterinaryHeart Monitor, AliveCor, USA) e interfaccia software dedicata(AliveECGVet, (Alivecor®, USA). La registrazione è avvenuta con l’utilizzo di un iPhone 5S (Apple, USA).
Lo smartphone è stato posizionato a livello dell’area precordiale sinistra, con un’inclinazione craniale di 30° ed un orientamento dorso-ventrale (Fig.6). La camera del dispositivo si trovava ventralmente e la cover era a diretto contatto con la cute dell’animale.
I tracciati ottenuti con lo smartphone sono stati automaticamente salvati in formato digitale dal dispositivo ed inviati per mail come PDF
successivamente stampati ad una velocità di scorrimento della carta di 25 mm/s e un’ampiezza di 20 mm/mV.
derivazione registrata.
Figura 7:
7.5. Lettura dei tracciati ECG Tutti i tracciati ECG, ottenuti smartphone, sono stati
verificare se la qualità dei tracciati fosse adeguata per una interpretazione oggettiva e esatta.
Inoltre, lo stesso operatore
a) frequenza cardiaca (FC)/minuto (bpm):
La FC media è stata calcolata sulla base di tre
differenti dello stesso tracciato. La FC media è stata utilizzata ai fini statistici.
I tracciati ottenuti con lo smartphone sono stati automaticamente salvati in formato le dal dispositivo ed inviati per mail come PDF (Fig.7
successivamente stampati ad una velocità di scorrimento della carta di 25 mm/s e un’ampiezza di 20 mm/mV. La lettura del tracciato è stata eseguita sull’unica derivazione registrata.
Figura 7: A.Tracciato elettrocardiografico ottenuto mediante smartphone B.Tracciato ottenuto mediante metodo standard.
tracciati ECG
ti i tracciati ECG, ottenuti sia con la registrazione standard che con il
, sono stati analizzati alla cieca da un operatore esperto allo scopo verificare se la qualità dei tracciati fosse adeguata per una interpretazione oggettiva e
stesso operatore ha calcolato e valutato i seguenti parametri cardiaca (FC)/minuto (bpm):
numero complessi QRS in 6 secondi X10 stata calcolata sulla base di tre valori di FC
differenti dello stesso tracciato. La FC media è stata utilizzata ai fini statistici.
I tracciati ottenuti con lo smartphone sono stati automaticamente salvati in formato Fig.7). Sono stati successivamente stampati ad una velocità di scorrimento della carta di 25 mm/s e La lettura del tracciato è stata eseguita sull’unica
Tracciato elettrocardiografico ottenuto mediante smartphone
con la registrazione standard che con il dispositivo da un operatore esperto allo scopo di verificare se la qualità dei tracciati fosse adeguata per una interpretazione oggettiva e
valutato i seguenti parametri:
valori di FC valutati su 3 aree differenti dello stesso tracciato. La FC media è stata utilizzata ai fini statistici.
Per quanto riguarda il tracciato ottenuto con Alivecor®, è stata anche registrata la FC (App FC) fornita direttamente dall’applicazione e anche questo valore è stato utilizzato ai fini statistici.
La FC è stata considerata nell’intervallo fisiologico se compresa tra 28 and 44 bpm, diminuita (bradicardia) se inferiore a 28 bpm o aumentata (tachicardia) se superiore 44 bpm (Bowen, 2010).
b) misurazioni di onde e intervalli: - Onda P;
- Intervallo PQ; - Complesso QRS; - Intervallo QT.
Per quanto riguarda la durata di ciascuna onda e intervallo, questa è stata calcolata su tre differenti battiti scelti random da ogni tracciato ECG ed è stata poi calcolata la media delle tre misurazioni utilizzata poi per l’analisi statistica. Le misurazioni sono state effettuate come già proposto in letteratura (Bonagura et al., 2010).
c) polarità onda P e complesso QRS:
La polarità dell’onda P, valutata su entrambi i tracciati, è stata classificata come positiva/negativa/bifasica, mentre la polarità del complesso QRS è stata classificata come positiva/negativa.
d) presenza e durata di artefatti:
La presenza di artefatti è stata classificata come SI (presenti)/ NO (non presenti. La durata degli artefatti, espressa in ms, è stata calcolata in tre punti diversi di ogni tracciato e la media delle tre misure è stata utilizzata ai fini statistici.
7.6. Analisi statistica
L’analisi statistica è stata eseguita solo per le coppie di tracciati giudicati adeguati dal punto di vista qualitativo per l’interpretazione. Il tracciato ottenuto con l’ECG di superficie standard è stato utilizzato come metodo di riferimento.
Il test kappa di Cohen è stato utilizzato per stabilire la concordanza tra l’ECG standard e l’ECG ottenuto con lo smartphone riguardo a:
- classificazione FC;
- polarità onda P e complesso QRS.
Il valore del coefficiente K è stato interpretato come segue: - K ≤ 0.20: nessuna concordanza;
- 0.21 < K < 0.40: concordanza sufficiente; - 0.41 < K <0.60: concordanza moderata; - 0.61 < K < 0.80: concordanza buona; - 0.81 < K < 0.99: concordanza molto buona; - K = 1: concordanza perfetta.
Non è stato possibile calcolare il coefficiente di K quando la tabella di contingenza riportasse uno o più valori uguali a zero. Di conseguenza in questi casi è stata utilizzata la percentuale di concordanza.
La durata degli artefatti è stata espressa come mediana e range. La differenza nella prevalenza degli artefatti nei due tracciati è stata valutata mediante Fisher exact test. La concordanza tra ECG di riferimento e smartphone ECG è stata valutata mediante il test di Bland-Altman. In particolare sono stati calcolati i bias e i limiti di confidenza (95%) per la FC (calcolata e fornita dall’applicazione), la durata dell’onda P, dell’intervallo PR, del complesso QRS e dell’intervallo QT.
Per l’analisi statistica è stato utilizzato un software commerciale (Microsoft Excel, 2011; GraphPadPrism 6, USA). Valori di P <0.05 sono stati considerati statisticamente significativi.
CAPITOLO 8 – RISULTATI
8.1. Animali e fattibilità
Dei 50cavalli inclusi nello studio, 32/50 (64%) erano femmine, 15/50 (30%)stalloni, 3/50 (6%) castroni. L’età era compresa tra 2 e 29 anni (mediana 5 anni), peso compreso tra 300-625kg (mediana 474 kg) e BCS compreso tra 3-4/5 (mediana 3/5) (Carrol and Huntington, 1988). I soggetti appartenevano a razze diverse: 34/50 (68%) Trottatore italiano, 6/50 (12%) Purosangue Inglese, 10/50 (20%) Standardbreds.
Tutti i soggetti inclusi nello studio mostravano ritmo sinusale. Delle 50 coppie di tracciati registrati, 48/50 (96%) sono stati giudicati accettabili per l’interpretazione. I due rimanenti tracciati presentavano un numero eccessivo di artefatti e di conseguenza esclusi dall’analisi.
8.2. Frequenza cardiaca
In accordo con l’ECG standard, 34/48 soggetti (71%) presentavano una FC nei limiti dei valori di riferimento, 14/48 (29%) presentava tachicardia e nessun soggetto si è rivelato bradicardico.
Per quanto riguarda la classificazione della FC, una concordanza perfetta (k= 1; 95% CI: 1.1) è stata riscontrata tra ECG standard e smartphone ECG quando la FC era calcolata manualmente su entrambi i tracciati, con un bias di 0,2 bpm (95% CI: -6.0, 6.4 bpm).Una concordanza sufficiente (k = 0.24; 95% CI: 0.09, 0.39) è stata invece riscontrata tra FC calcolata su ECG standard e FC automaticamente fornita dal dispositivo (AppFC), con un bias di -27.1 bpm (95% CI: -105.1, 51.0 bpm).
L’Applicazione si è dimostrata meno accurata nel determinare il valore effettivo della FC sovrastimandola nella maggior parte dei casi rispetto all’ECG standard (22/48, 46%).
8.3. Durata onda P, intervallo PR, intervallo QT
I bias ottenuti dal confronto tra smartphone ECG e ECG di riferimento sono stati: 11.2 ms (CI 95%: -16.6,39.1ms) per l’onda P, 24.4 ms (CI 95%: -18.4, 67.1 ms) per l’intervallo PR, 0.8 ms (CI 95%: -54.0, 55.6 ms) per l’intervallo QT.
La polarità dell’onda P osservata sul tracciato ECG standard era positiva in 31/48 (65%) casi e bifasica nei restanti 17/48 (35%) tracciati. La polarità dell’onda P sui tracciati ottenuti con lo smartphone era positiva in 12/48 casi (25%) e bifasica in 36/48 casi (75%).
Nessuna concordanza è stata riscontrata tra le due metodiche per la valutazione della polarità dell’onda P (k 0 -0.05; 95% CI 95%: -0.26, 0.15).
8.4. Complesso QRS
Nel tracciato ECG standard la polarità è risultata negativa in tutti i 48 casi analizzati (100%). La polarità del complesso QRS osservata nel tracciato smartphone ECG è risultata negativa in 46/48 (96%) e positiva in 2/48 (4%) casi. Il livello di concordanza tra i due metodi è risultato elevato con una percentuale di concordanza del 96%. Il bias ottenuto per la durata del complesso QRS era di 6.5 ms (CI95%: - 23.4, 36.3 ms).
8.5. Artefatti
Dei 48 tracciati ECG analizzati, 11/48 (23%) presentavano artefatti la cui durata variava tra 960 e 3680 ms(mediana 1480 ms), pari al 5% della durata totale di ciascun tracciato. Per quanto riguarda i tracciati ECG standard solo 1 su 48 (2%) mostrava artefatti della linea di base (durata 560 ms). La presenza di artefatti è significativamente più alta nei tracciati ECG smartphone rispetto ai tracciati ECG standard (P = 0.0037).
CAPITOLO 9 – DISCUSSIONE e CONCLUSIONI
La registrazione dei tracciati ECG mediante lo smartphone è stata relativamente semplice in tutti i soggetti e nel presente studio i tracciati sono stati giudicati interpretabili nel 96% dei casi. Questi risultati sono in linea con quanto riportato in medicina umana in cui i tracciati smartphone risultano interpretabili nell’ 87-99.6 % dei pazienti (Saxon, 2013; Nguyen et al., 2015; Tarakji et al., 2015; Chan e Choy, 2017;). I risultati del presente studio sono in accordo anche con quanto riportato nel cane dove i tracciati sono stati giudicati interpretabili nel 97.6% (Vezzosi et al., 2016). Solo in 2 casi su un totale di 50 non sono stati accettati come interpretabili dall’operatore a causa della presenza di numerosi artefatti. Ciò può essere dovuto al nervosismo e al fastidio provocato dalla vicinanza dell’operatore e dall’indole degli animali che ha portato ad un aumento dei movimenti volontari e involontari (tremori, movimenti dei muscoli pellicciai). Per quanto riguarda il resto dei tracciati, nel 23% dei casi sono stati identificati artefatti di breve durata, compatibilmente causati da tremori muscolari, grandi movimenti delle masse muscolari; in ogni caso non hanno rappresentato un ostacolo al calcolo della frequenza cardiaca media né alle misurazioni dei vari parametri elettrocardiografici.
Nel presente studio il dispositivo smartphone è risultato affidabile nella valutazione della frequenza cardiaca, in accordo con quanto riportato in un precedente studio sul cavallo (Kraus et al., 2013) e nel cane (Vezzosi et al., 2016), dove è stata trovata una concordanza perfetta nella valutazione della frequenza cardiaca tra l’ECG di superficie e l’ECG smartphone. È stata osservata un’accuratezza maggiore quando la frequenza cardiaca era misurata manualmente sui tracciati stampati eseguiti con lo smartphone. Per quanto riguarda il valore del parametro calcolato in automatico dall’applicazione, l’accuratezza si è rivelata inferiore rispetto al calcolo manuale e inferiore anche rispetto a quanto visto nel cane (Vezzosi et al., 2016) e nell’uomo (Ferdman et al., 2015). Nella maggior parte dei tracciati smartphone l’applicazione sovrastimava il valore reale della frequenza cardiaca poiché frequentemente interpretava onde T alte come complessi QRS. In alcuni soggetti la frequenza cardiaca calcolata dall’applicazione si è rivelata del tutto inaffidabile.
Per quanto riguarda la valutazione della durata delle onde e degli intervalli, lo smartphone ECG è risultato affidabile, con differenze minime rispetto all’ECG standard e comunque di nessun valore clinico.
Il dispositivo smartphone è risultato affidabile nella valutazione della polarità e durata dei complessi QRS con un grado di concordanza buono; nella maggior parte dei soggetti i complessi QRS mostravano la stessa polarità nei tracciati smartphone e in quelli standard. Questi risultati sono in linea con quanto visto in uno studio precedente sul cane in cui l’ECG smartphone mostrava un livello buono di concordanza nell’analisi sia della polarità che della durata dei complessi QRS (Vezzosi et al., 2016).
È stato riscontrato un livello di concordanza tra i due metodi uguale a zero per quanto riguarda l’analisi della polarità dell’onda P. Allo stato attuale e per quanto riguarda la conoscenza degli autori non esistono studi precedenti sulla valutazione della concordanza tra i due metodi nell’analisi della polarità dell’onda P, per questo il nostro studio non può essere confrontato con la letteratura.
Esistono studi sulla variabilità fisiologica nella morfologia e polarità dell’onda P da un soggetto ad un altro, all’interno dello stesso tracciato, in relazione a variazione della frequenza cardiaca o alla derivata utilizzata(Verheyen, 2012). L’ipotesi degli autori è che l’estrema variabilità dell’onda P e la peculiarità dei fenomeni elettrici cardiaci in questa specie (es: wondering peacemaker) (Bonagura et al., 2010) abbiano influito sulla differenza della polarità dell’onda P registrata attraverso le due tecniche.
Il presente studio ha delle limitazioni. Prima di tutto, non sono stati identificati disturbi del ritmo significativi e per questo non è stato possibile effettuare un’analisi statistica per valutare l’accuratezza diagnostica dell’ECG smartphone nell’individuare aritmie cardiache.
Questo è comunque il primo studio che valuta la fattibilità dello smartphone ECG nel registrare tracciati di buona qualità.
Inoltre i tracciati sono stati acquisiti da un solo operatore accompagnato da un secondo operatore cieco con il compito di giudicare la qualità dei tracciati ECG e la
conseguente interpretabilità. Non è stato possibile valutare la variabilità inter- operatore nella qualità della registrazione e interpretazione del tracciato ECG.
Dalla statistica risulta che la presenza di artefatti nei tracciati smartphone è significativamente più alta rispetto ai tracciati standard. L’ipotesi degli autori al riguardo si concentra sul diverso posizionamento degli elettrodi sulla superficie corporea dell’animale e alla differenza tra le due tecniche di registrazione: nell’ECG standard di superficie gli elettrodi sono mantenuti a contatto con la cute per mezzo di clip/coccodrilli che sebbene possano causare fastidio nell’animale assicurano stabilità al sistema, nel caso di movimenti da parte del soggetto. Per quanto riguarda il dispositivo smartphone, l’adesione dei due elettrodi alla cute dell’animale dipende interamente dalla pressione esercitata dall’operatore a livello della zona di proiezione cardiaca. Questo influenza la qualità della registrazione in quanto pressioni troppo elevate possono causare fastidio nell’animale che può muoversi per allontanare il problema, causando artefatti o il distacco degli elettrodi dalla cute e l’interruzione della registrazione; al contrario una pressione troppo leggera può non essere sufficiente a dare inizio alla registrazione. Sono necessari ulteriori studi sulla variabilità nella qualità della registrazione in relazione all’operatore che la sta eseguendo.
Concludendo, lo smartphone ECG è in grado di registrare tracciati ECG a singola derivazione di qualità. Risulta affidabile nella valutazione della frequenza cardiaca e nella misurazione di onde e intervalli elettrocardiografici.
Questa tecnologia rappresenta quindi un valido mezzo diagnostico supplementare nella valutazione elettrocardiografica del cavallo, sebbene non costituisca un metodo alternativo all’ECG base-apice standard. Ulteriori studi sono necessari per valutare l’affidabilità diagnostica dello smartphone ECG nella diagnosi delle aritmie nel cavallo.
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