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Echtes unipolares EKG-Gerät für Wilson Central Terminal Messungen

Abstract

Seit ihrer Erfindung (vor mehr als 80 Jahren) verwendet die moderne Elektrokardiographie eine vermeintlich stabile Spannungsreferenz (mit geringen Schwankungen während des Herzzyklus) für die Hälfte der Signale. Diese Referenz, die zu Ehren ihres Erfinders unter dem Namen „Wilson Central Terminal“ bekannt ist, wird durch Mittelwertbildung der drei aktiven Gliedmaßen-Elektrodenspannungen, die in Bezug auf die Erdungselektrode gemessen werden, ermittelt. Forscher haben jedoch Bedenken geäußert, dass es zu Problemen (Vorspannung und Fehldiagnosen) im Zusammenhang mit dem unklaren Wert und Verhalten dieser Referenzspannung kommen könnte, die einen perfekten und ausgeglichenen Kontakt von mindestens vier Elektroden erfordert, um ordnungsgemäß zu funktionieren. Die Wilson-Zentralklemme wurde in den letzten Jahrzehnten in der Forschung kaum beachtet, obwohl die in jüngster Zeit weit verbreitete medizinische Praxis (die Gliedmaßen-Elektroden werden für die Ruhe-Elektrokardiographie näher am Rumpf positioniert) auch Bedenken hinsichtlich der Gültigkeit und diagnostischen Eignung von Ableitungen, die nicht auf die Wilson-Zentralklemme bezogen sind, geweckt hat. Unter Verwendung eines echten unipolaren Elektrokardiographiegeräts, das in der Lage ist, das zentrale Wilson-Terminal präzise zu messen, zeigen wir dessen unvorhersehbare Variabilität während des Herzzyklus und bestätigen, dass die Integrität der kardinalen Ableitungen ebenso wie das zentrale Wilson-Terminal beeinträchtigt ist, wenn die Gliedmaßen-Elektroden nahe am Rumpf platziert werden.

1. Einleitung

Oberflächen-Elektrokardiographie ist per Definition die zeitliche Darstellung der elektrischen Aktivität des schlagenden Herzens im Brustkorb, gemessen als Spannungsänderung über die Zeit durch Oberflächenelektroden, die in Kontakt mit der Haut angebracht sind. Die Oberflächen-Elektrokardiographie wird durch eine Vektorgröße () dargestellt, die sich um einen festen Punkt (das elektrische Zentrum des Herzens) in der Körpervorderseite dreht und einen Winkel () mit einer festen Richtung beschreibt, die durch eine imaginäre, die Schultern kreuzende Linie gekennzeichnet ist. Diese Definition wurde ursprünglich 1908 von E. Einthoven formuliert, später 1931 von F. N. Wilson überarbeitet, der den Fixpunkt als „central terminal“ bezeichnete, und 1942 von E. Goldberger, der die augmentierten Ableitungen erfand, weiter modifiziert. Aus der genannten Definition und den damit verbundenen Aufzeichnungsrichtlinien ging ab 1942 das so genannte 12-Kanal-EKG hervor, das heute als die beste Praxis gilt.

Das 12-Kanal-EKG wird so genannt, weil es zwölf EKG-Signale erzeugt. Es verwendet eine Referenzelektrode am rechten Bein (RL) und neun Untersuchungselektroden: drei Extremitätenelektroden am rechten Arm (RA), linken Arm (LA) und linken Bein (LL) sowie sechs Elektroden am Rumpf in Herznähe. Die Positionierung der Elektroden und die Signale, die von den sechs Elektroden über dem Rumpf aufgezeichnet werden können, wurden als präkordiale Ableitungen (Präkordiale) bezeichnet und werden auch einfach als „Brustkorbableitungen“ (siehe Abbildung 1(a)) oder als Ableitungen bezeichnet, während die Signale, die von den Gliedmaßen aufgezeichnet werden können, als kardinale (oder fundamentale) Einthoven-Ableitungen (siehe Abbildung 1(b)) bezeichnet wurden und als Ableitung I, Ableitung II und Ableitung III oder einfach als „Gliedmaßenableitungen“ bezeichnet werden: Ableitung I: ; Ableitung II: ; Ableitung III: ;wobei die Spannung von Ableitung I; die Spannung von Ableitung II; die Spannung von Ableitung III; das Potential am linken Arm*; das Potential am rechten Arm*; das Potential am linken Bein* *auf die Elektrode am rechten Bein bezogen ist ().


(a) Präkordiale Platzierung

(b) Extremitätenableitungen und Elektroden


(a) Präkordiale Platzierung
(b) Extremitätenableitungen und Elektroden

Abbildung 1
Zwölf-Ableitungs-EKG-Elektrodenplatzierung und Ableitungsbezeichnungen (a und b).

Die augmentierten Ableitungen werden als Spannungsdifferenz zwischen jedem der Gliedmaßenpotentiale und dem Durchschnitt der beiden anderen Gliedmaßenpotentiale gemessen. Zum Beispiel wird die erweiterte Ableitung gemessen als

Da sich alle Gliedmaßenpotenziale implizit auf das Potenzial des rechten Beins beziehen, kann man ableiten, dass die kardinalen Ableitungen als doppelte Spannungsdifferenz aufgezeichnet werden. Geht man beispielsweise davon aus, dass das Potenzial des rechten Beins in Bezug auf einen Punkt auf neutralem Potenzial (d. h, Auf den ersten Blick mag es zwar so aussehen, als ob sich die Potenziale aufheben, aber aufgrund der nicht idealen (nicht unendlichen) Fähigkeit, gemeinsame Signale, die gleichzeitig an den Eingängen anliegen, zu unterdrücken, die als Gleichtaktunterdrückungsverhältnis (CMRR) der verwendeten Verstärker bekannt ist, kann jedes Kontaktungleichgewicht zwischen den drei Elektroden eine Verschlechterung der Signalqualität und eine unvorhersehbare Drift der langsamen Komponenten verursachen. Intuitiv wird die Auswirkung einer ungleichmäßigen Kontaktimpedanz noch schlimmer, wenn augmentierte Leitungen in Betracht gezogen werden, da diese einen perfekt ausgeglichenen Kontakt zwischen allen vier Gliedmaßenelektroden erfordern. Dies ist kontraintuitiv, da der Stromkreis, den sie im menschlichen Körper bilden, ein gleichseitiges Dreieck ist, das die RL-Spannung überhaupt nicht berücksichtigt (siehe Abbildung 1(b)).

In ähnlicher Weise wird die Spannung eines virtuellen Punktes, des so genannten Wilson Central Terminal (WCT), von jedem Elektrodenpotential der Präkordiale subtrahiert. Der WCT wird durch Mittelwertbildung der Potenziale an den Gliedmaßen in Bezug auf die Referenzelektrode am rechten Bein unter Verwendung von drei identischen Widerständen (5 kΩ oder höher), die mit einem einzigen Punkt verbunden sind, ermittelt:

Obwohl Wilson selbst die Präkordiale als „unipolar“ bezeichnete, wurde dies aufgrund der wiederholten Spannungsdifferenz, die zu ihrer Ermittlung erforderlich ist, wiederholt als falsche Bezeichnung herausgestellt. Es wurde auch nachgewiesen, dass das WCT nicht als „Null“-Potenzial betrachtet werden kann und auch nicht mit dem tatsächlichen Zentrum des Herzpotenzials verwechselt werden sollte, da die EKG-Signale durch verschiedene Stränge eines inhomogenen Volumenleiters laufen und verschiedenen Rauschquellen wie unterschiedlichen Expositionen gegenüber HF-Feldern und Artefakten ausgesetzt sein können. Im Jahr 1954 war Frank der erste, der Bedenken über die möglichen Schwankungen der WCT während eines Herzzyklus äußerte und darüber, wie diese die EKG-Messung verfälschen könnten. Er sagte voraus, dass innerhalb weniger Jahre eine neue, verfeinerte Herzleitungstheorie und ein EKG-System entstehen würden, die ohne WCT funktionieren würden. In den Anfängen der modernen Elektrokardiographie konnten auch andere Forscher bestätigen, dass die WCT während des Herzzyklus nicht konstant ist. Die Bestätigung der Fehler und der Variabilität der WCT während des Herzzyklus wurde mit Hilfe einer „Integratorelektrode“ gemessen. Bei diesem Verfahren wird der gesamte menschliche Körper in eine Metallstruktur eingeschlossen und dann während der EKG-Messung in Wasser (neutrale Referenz) getaucht. Leider wurde diese Technik wegen der Umständlichkeit des Messvorgangs nur für wenige experimentelle Versuche verwendet. In den letzten Jahren wurde auch über die Bedeutung des WCT und sogar über seinen physischen Standort diskutiert. Abgesehen von bemerkenswerten Versuchen in den 1940er und 1950er Jahren wurde die WCT jedoch bis zu unserer Studie nie korrekt, ohne umständliche Prozedur und auf wiederholbare Weise gemessen.

In diesem Zusammenhang muss man erwähnen, dass die WCT in den letzten Jahrzehnten nicht nur wenig Forschungsaufmerksamkeit erhalten hat, sondern dass es generell an modernen Studien über die allgemeine Platzierung von Elektroden und die Auswirkungen, die eine falsche Platzierung von Elektroden (insbesondere wenn sie absichtlich erfolgt) auf die Diagnose haben kann, fehlt. Die derzeit weit verbreitete medizinische Praxis besteht darin, die Elektroden der Gliedmaßen näher am Rumpf zu platzieren (Schultern und Hüften oder seitlich des Nabels). Man geht davon aus, dass dies die Auffälligkeit der EKG-Aufzeichnung verringert, da die Kabel nicht über den ganzen Körper verteilt sind, was insbesondere bei Belastungsaufzeichnungen von Vorteil ist. Es gibt jedoch Hinweise darauf, dass die Positionierung der Extremitätenelektroden, die sich auf das QRS auswirkt, die Diagnose von ischämischen (einschließlich chronischen) Herzerkrankungen beeinflusst. Obwohl es einige Belege dafür gibt, dass bei gesunden Probanden die durch die Veränderung der Extremitätenelektroden verursachten EKG-Abweichungen nur als statistisch relevant und nicht als klinisch relevant eingestuft werden können, da eine signifikante Verschiebung der Herzachse und der Amplitude der Kurvenform in beiden EKG-Ebenen zu beobachten ist, wenn die Extremitätenelektroden in einer anderen als der Standardposition angebracht sind, wird in einer standardisierten Empfehlung für die klinische EKG-Praxis bestätigt, dass eine falsche Positionierung der Extremitätenelektroden vermieden oder nur dann verwendet werden sollte, wenn dies unbedingt erforderlich ist (z. B.,

In den letzten zwei Jahren haben wir ein neues elektrokardiographisches Gerät entwickelt, das die Echtzeit-Visualisierung und präzise Messung der WCT-Amplitude, -Form und -Variationen ermöglicht; mit diesem Gerät zeigen wir, dass die WCT eine klinisch signifikante Variation (>0,1 mV oder >1 mm) zwischen verschiedenen Aufzeichnungen und im Verlauf derselben Aufzeichnung aufweist. Für die in diesem Beitrag vorgestellte Auswertung haben wir teilweise die unipolaren EKG-Daten wiederverwendet, die von einer kleinen Gruppe gesunder Probanden aufgezeichnet wurden, die sich im Rahmen einer früheren Studie freiwillig zur Verfügung gestellt und sich bereit erklärt hatten, die Daten zu Veröffentlichungszwecken von erfahrenen Kardiologen analysieren zu lassen. Die Probandenpopulation umfasst fünf Männer im Alter von 29-36 Jahren mit einem Durchschnittsalter von 32,5 Jahren. Keiner der Probanden hatte eine Herzerkrankung in der Vorgeschichte, und alle Aufzeichnungen zeigten normale Sinusrhythmen. Wir haben auch Daten von einem freiwilligen Probanden aufgezeichnet und zwei Aufzeichnungen hintereinander durchgeführt, um die Auswirkungen der Platzierung der Extremitätenelektroden in der Nähe des Rumpfes auf die kardinalen Ableitungen zu zeigen.

2. Experimenteller Teil

Unsere Haupthypothesen für diese Studie sind die folgenden:(1)Der WCT ist keine stabile Spannungsreferenz, die eine klinisch signifikante Spannungsvariation aufweist.(2) Die Verlegung der Extremitätenelektroden in die Nähe des Rumpfes kann sich auf die Form und Amplitude der kardinalen Ableitungen sowie auf die WCT auswirken.

Um unsere Hypothesen zu demonstrieren, stellen wir zunächst die echte unipolare Maschine und eine Messtechnik vor, die es uns ermöglicht, die WCT zuverlässig zu messen und zu speichern; dann präsentieren wir die Datenverarbeitung mit einem vollständigen Beispiel der WCT-Variabilität über den Herzzyklus und durch eine Aufzeichnung. Schließlich zeigen wir die Auswirkungen, die die Platzierung der Extremitätenelektroden in der Nähe des Rumpfes (von den Knöcheln und Handgelenken bis zu den Hüften, seitlich des Nabels und den Schultern) auf die Extremitätenableitungen und die WCT hat.

2.1. Hardware-Entwicklung

Unser Hardware-Frontend und seine Pilot-Evaluierung werden in diesem Abschnitt ausführlich beschrieben. Der Vollständigkeit halber geben wir in diesem Abschnitt jedoch einen kurzen Überblick über die in dieser Studie verwendete Messhardware. In Abbildung 2 ist ein funktionales Blockdiagramm des EKG-Verstärkers (ein einzelner Kanal) dargestellt. Grundsätzlich betrachten wir die unipolare EKG-Messung als eine kombinierte Beobachtung von Rauschen und Nutzsignal. Es ist also möglich, das interessierende lokale Signal zu messen, indem das lokale Rauschen (oder das, was als solches angesehen wird) vom gemessenen Signal abgezogen wird. Wie in Abbildung 2 zu sehen ist, wird das gemessene Signal (Messelektrode) einem Instrumentenverstärker zugeführt, der vom Signal eine Tiefpassversion desselben Signals subtrahiert (die Tiefpass-Grenzfrequenz ist auf 0,1 Hz eingestellt). Mit dieser Technik wird ein gleichstromgekoppeltes Pseudo-Hochpass-EKG-Frontend erreicht, wobei der ultrahohe Eingang des Verstärkers erhalten bleibt, was die Verwendung von trockenen Elektroden ermöglicht. Experimente bestätigten, dass der Tiefpassfilter, der zur Erreichung des Pseudo-Hochpassfilters verwendet wird, mit passiven Komponenten implementiert werden kann und seine Grenzfrequenz bei einer sehr niedrigen Frequenz (d. h. 0,01 Hz) positioniert werden kann, wobei Kondensatoren und Widerstände mit hohem Wert verwendet werden. Dies ist möglich, weil die ultrahohe Eingangsimpedanz des verwendeten Instrumentenverstärkers mehrere MΩ Impedanz bewältigen kann.

Abbildung 2
Blockschaltbild des vorgeschlagenen EKG-Systems.

Die Referenzierung des Verstärkers erfolgt über den mit „Ref“ bezeichneten Referenzanschluss des Instrumentenverstärkers. Der Ref-Anschluss empfängt eine gedämpfte Version (Tiefpass) der Summe aller Elektrodensignale und der RL-Elektrode. Mit dieser Technik, die auch als „modifiziertes Ground-Bootstrapping“ bezeichnet wird, wird, ähnlich wie beim Standard-Bootstrapping, eine Unterdrückung des Leitungsrauschens und des elektrodynamischen Rauschens erreicht, ohne dass ein angetriebenes rechtes Bein verwendet wird.

Die mit diesem Gerät aufgezeichneten Signale können als direkt auf das rechte Bein bezogen betrachtet werden. Daher ermöglicht eine einfache Punkt-für-Punkt-Subtraktion zwischen den aufgezeichneten Signalen die Berechnung des 12-Kanal-EKGs in Echtzeit. In Abbildung 3 ist ein Beispiel für die Berechnung von Ableitung I dargestellt. In diesem Beispiel wurden voraufgezeichnete Signale des linken und rechten Arms einfach subtrahiert, um Ableitung I zu erhalten. Mit dieser Aufzeichnungstechnik kann die WCT einfach aus einem Punkt-für-Punkt-Mittelwert der aufgezeichneten Gliedmaßenpotenziale berechnet werden. Um die Rekonstruktion herkömmlicher Präkordiale (die durch einfache Punkt-für-Punkt-Subtraktion der WCT erhalten werden) zu ermöglichen, werden unsere Präkordiale auch direkt auf das RL-Potenzial bezogen. In unserer früheren Pilotstudie haben wir gezeigt, dass die Korrelation zwischen den rekonstruierten Signalen und der parallelen Aufzeichnung traditioneller Signale 90 % übersteigt, mit minimalen Unterschieden, die auf die Toleranz der Komponenten zurückzuführen sind.

Abbildung 3
Beispiel einer traditionellen EKG-Ableitungsrekonstruktion aus unipolaren Ableitungen (Punkt-zu-Punkt-Subtraktion) (die Daten, die für die Darstellung des Bildes verwendet wurden, wurden für die Studie aufgezeichnet ).

2.2. Messung

Für diese Studie berechnen wir die WCT durch Mittelwertbildung der vorher aufgezeichneten Gliedmaßenpotentiale. Wie wir in unserer vorangegangenen Analyse gezeigt haben, ist die WCT von Proband zu Proband sehr unterschiedlich und kann die Form von EKG-Ableitungen mit manchmal sehr gut ausgeprägten charakteristischen Wellenformen wie einer P-Welle, einem QRS-Komplex und einer T-Welle haben. Aus diesem Grund messen wir die Amplitude der WCT an ihrer größten Ausprägung, die normalerweise mit dem QRS-ähnlichen Komplex zusammenfallen dürfte. Mit anderen Worten, wir messen diese Amplitude als Peak-to-Peak-Amplitude. In dieser Studie zeigen wir, dass die Amplitude der WCT während einer Aufzeichnung variiert und dass ihre Form und Amplitude, ähnlich wie bereits für Standard-EKG-Ableitungen gezeigt wurde, von der Position der Extremitätenelektroden beeinflusst werden. Anhand eines Fallbeispiels konnten wir auch die allgemein beobachtete Verschiebung der Herzachse in die vertikale Richtung begründen.

3. Ergebnisse und Diskussion

(1)Die WCT zeigt eine klinisch relevante (>0,1 mV oder >1 mm) Amplitudenvariabilität während jedes Herzzyklus sowie eine klinisch signifikante Variation während der Aufzeichnung. Um diese Variabilität übersichtlich darzustellen, haben wir einen zufälligen Startpunkt innerhalb der Aufzeichnung gewählt und die Amplitude der WCT für 10 aufeinanderfolgende Schläge nach diesem Punkt gemessen. Wie aus Abbildung 4 ersichtlich ist, haben alle 10 betrachteten Schläge eine Amplitude von mehr als 0,1 mV; darüber hinaus gibt es zwischen Schlag Nr. 3 und Schlag Nr. 6 die größte Variabilität (0,12 mV) zwischen den Herzzyklen.(2) Ähnliche Analysen, die für die anderen Probanden unserer Datenbank durchgeführt wurden, ergaben ähnliche Ergebnisse.(3) Unsere allgemeinen WCT-Amplituden stehen im Einklang mit den in der Literatur angegebenen Werten. Wir erinnern daran, dass Amplituden für die WCT in der Größenordnung von 0,2 mV bereits bei einem historischen Experiment gemessen wurden, bei dem ein umständliches Verfahren verwendet wurde. Bei diesem Experiment wurde ein Proband in Wasser getaucht, während er von einer Metallstruktur, der so genannten „Integratorelektrode“, umhüllt war. Unser Gerät ermöglicht stattdessen eine kontinuierliche, präzise WCT-Messung durch Aufzeichnung direkt an den Extremitätenelektroden.(4) Der WCT-Rauschpegel wird direkt von allen drei Extremitätenpotenzialen beeinflusst; daher wirken sich Bewegungsartefakte an einer der Extremitäten oder ein Ungleichgewicht der Kontaktimpedanz zwischen den Extremitätenelektroden direkt auf die WCT-Signalqualität aus und beeinträchtigen möglicherweise die Präkordiale. Da das unipolare Gerät die Komponenten der Gliedmaßen aufzeichnet, kann das Rauschen, das eine der Gliedmaßen beeinträchtigt, im Voraus bewertet werden, so dass die Bediener entscheiden können, das WCT nicht zu verwenden, wenn es beeinträchtigt ist, ohne dass es zu einem Verlust des gesamten Satzes von Präkordialen kommt. In diesem Ausmaß scheint die Amplitude der WCT von der Komponente des rechten Arms (RA) dominiert zu werden (sie ist die größte Komponente, die in Abbildung 5(b) zu sehen ist); ähnliche Beobachtungen wurden bei den anderen Probanden unserer Pilotstudie gemacht, und daher können wir die frühere Hypothese bestätigen, dass die WCT die Thoraxexploration aufgrund der Verzerrung durch den rechten Arm beeinträchtigen kann.(5) Die Position der Extremitätenelektroden wirkt sich direkt auf die Form der Ableitungen und der WCT aus. Ein einfacher Vergleich der Abbildungen 5 und 6 zeigt, dass das QRS-Merkmal des WCT verzerrt ist. Wenn die Elektroden zu den Schultern und Hüften verlegt werden (siehe Abbildung 6), nimmt die S-Welle zugunsten einer größeren R-Welle ab, was besonders in Ableitung III sichtbar ist, wo das QRS deutlich größer ist.(6) Bei unipolaren Komponenten ist eine deutliche Zunahme der Amplitude der LL-Komponente und eine Umkehrung der Polarität der LA-Komponente festzustellen. Aus diesen Gründen kann man sagen, dass die Zunahme der vom unteren Körperteil (LL) getragenen Information und die gleichzeitige Verzerrung der vom oberen Körperteil (LA) getragenen Information die in der Literatur beobachtete Abweichung der Herzachse zugunsten von mehr vertikalen Richtungen rechtfertigt. Diese Feststellung wird durch eine intuitive Analyse der korrekten Formel für die Berechnung der Herzachse unterstützt. Wenn man sich daran erinnert, dass die Herzachse durch die unipolaren Komponenten berechnet wird, kann man leicht zu dem Schluss kommen, dass ein deutlicher Anstieg der LL allein die vertikale Komponente des Vektors, der die Herzaktivität darstellt, erhöht und den Wert des Winkels in Richtung eines steileren Wertes verschiebt; Es ist anzumerken, dass eine Umkehrung der LA-Polarität auch zu einer Erhöhung des Zählers der Berechnungsformel für die Herzachse beitragen kann, die, wenn die Extremitätenelektroden näher an den Rumpf verlegt werden, immer auch von einer Verringerung der Ableitung I (des Nenners) begleitet wird, was die Verschiebung in Richtung der vertikalen Achse weiter verstärken kann.

Abbildung 4
Variation der WCT-Amplitude, gemessen über 10 aufeinanderfolgende Schläge, die ausgehend von einem zufälligen Schlag innerhalb der Aufzeichnung ausgewählt wurden (siehe Text).

Abbildung 5
Direkter Vergleich der WCT (c) mit kardinalen Gliedmaßenableitungen (a) und echten unipolaren Komponenten (b), wenn Gliedmaßenelektroden an Hand- und Fußgelenken angebracht werden. Der QRS-Referenzpunkt ist markiert (dünne vertikale Linie), wobei Ableitung II als Referenz dient.

Abbildung 6
Direkter Vergleich von WCT (c) mit kardinalen Gliedmaßenableitungen (a) und echten unipolaren Komponenten (b), wenn die Gliedmaßenelektroden an Hüfte und Schulter angebracht werden. Der QRS-Referenzpunkt ist markiert (dünne vertikale Linie), wobei Ableitung II als Referenz verwendet wird.

Da die mit dem echten unipolaren Gerät aufgezeichneten Signale linear unabhängig sind, ähnlich wie bei EEG-Aufzeichnungen, ist es möglich, den Raum der Signale durch Referenzierung zu vergrößern. Die Anzahl der von den 10 platzierten Elektroden ableitbaren Signale erhöht sich nämlich von zwölf auf mindestens dreißig (neun unabhängige unipolare, neun auf den gemeinsamen Mittelwert bezogene und die zwölf traditionellen Signale), wodurch die Redundanz der im EKG vorhandenen Informationen erhöht wird, wie es seit seiner Erfindung vor mehr als 80 Jahren angestrebt wurde. Mit anderen Worten, eine Folge dieser neuen Methode ist, dass die derzeitige Praxis gleichzeitig verbessert (größere Robustheit gegenüber Rauschen, größere Redundanz der Informationen und Visualisierung von WCT) und erhalten wird (das traditionelle Signal und die Diagnosemethode sind ebenfalls verwendbar). Es ist bemerkenswert, dass die Rekonstruktion des 12-Kanal-EKG auf der Grundlage der Punkt-zu-Punkt-Subtraktion von Komponenten robuster gegenüber Rauschen sein kann. Dies liegt daran, dass Signalanalytiker (Ärzte, die das EKG mit oder ohne Hilfe automatisierter Verfahren kommentieren) in der Lage sind, das Signal-Rausch-Verhältnis jeder einzelnen Komponente (wie z. B. Netzrauschen und Artefakte) zu schätzen und individuelle differenzierte und maßgeschneiderte Softwarefilter auf die Komponenten anzuwenden, bevor sie das Signal rekonstruieren.

4. Schlussfolgerungen

Wir haben experimentell nachgewiesen, dass die WCT keine stabile Referenz für EKG-Ableitungen während des Herzzyklus ist, dass ihre Form und Amplitude (gemessen von Spitze zu Spitze) mit der Amplitude anderer EKG-Ableitungen vergleichbar sind und vor allem, dass sie eine klinisch signifikante Amplitudenvariabilität während der Aufzeichnung aufweist. Mit dieser Studie zeigen wir auch, dass die WCT, wie die Gliedmaßenableitungen, direkt von einer Änderung der Elektrodenposition beeinflusst wird und daher diese zusätzliche Verzerrung an die Präkordiale weitergeben kann, was unvorhersehbare Auswirkungen auf die Diagnose haben kann.

Mit unserem Gerät konnten wir in dieser Studie auch die Verschiebung der Herzachse in die vertikale Richtung begründen, die in mehreren unabhängigen Studien beobachtet wurde, wenn die Gliedmaßenelektroden näher am Rumpf platziert werden (d. h. Belastungs-EKG). Da unsere Analyse und unser Experiment die Bedenken hinsichtlich der Veränderung aller Standardableitungen bestätigen, wenn die Extremitätenelektroden näher am Rumpf platziert werden, kommen wir zu dem Schluss, dass diese Praxis vermieden oder nur dann angewandt werden sollte, wenn dies unbedingt erforderlich ist (d. h. wenn eine Aufzeichnung auf andere Weise nicht möglich ist).

Schließlich bietet unsere Technik zur Vermessung von EKG-Signalen, die die Berechnung der WCT und des 12-Kanal-Standard-EKGs ermöglicht, die Möglichkeit, einen größeren Signalraum zu konstruieren, was dem EKG eine zusätzliche Redundanz verleiht, wie sie seit seiner Erfindung vor mehr als 80 Jahren angestrebt wurde. Wir bemühen uns derzeit um eine ethische Genehmigung für eine große Studie, um das Ausmaß und die Auswirkungen unserer Ergebnisse zu bestätigen, insbesondere im Hinblick auf die Auswirkungen der derzeit weit verbreiteten Praxis, die Extremitätenelektroden näher am Rumpf zu platzieren.

Interessenkonflikt

Der Autor erklärt, dass er keinen Interessenkonflikt hat.