Scopri come l'ECG con Smartphone Rivoluziona la Diagnosi Cardiaca: Funzionamento e Accuratezza Sorprendenti!

Il 29 settembre si celebra la Giornata Mondiale del Cuore (World Heart Day), un'iniziativa della World Heart Federation per sensibilizzare sull'importanza della prevenzione cardiovascolare. Il tema di quest'anno è “UTILIZZARE ❤️ CONOSCERE ❤️”: conoscere il proprio cuore significa prendersene cura e proteggerlo.

La digital health offre sempre più strumenti per conoscere il nostro cuore: la frequenza cardiaca è uno dei parametri monitorati di default da smartwatch e smartphone, e le app dedicate alla salute del cuore sono in aumento.

Variabilità della Frequenza Cardiaca (HRV)

La variabilità della frequenza cardiaca (HRV) riflette la variazione degli intervalli del battito cardiaco ed è uno strumento non invasivo per valutare lo stato funzionale del sistema nervoso autonomo cardiaco. Una disfunzione di quest’ultimo svolge un ruolo chiave nella patogenesi di varie malattie cardiovascolari e cerebrovascolari ed è associata a una prognosi alterata.

I dati relativi all'HRV sono stati proposti per predire il rischio nei pazienti con malattie cardiovascolari, tra cui infarto miocardico, insufficienza cardiaca cronica, diabete mellito e ictus ischemico. L'analisi dell'HRV viene solitamente eseguita su registrazioni ECG più lunghe, limitandone l'applicabilità nella vita quotidiana.

Studio sull'Accuratezza degli Smartwatch

Uno studio ha arruolato 104 pazienti sopravvissuti a un infarto miocardico acuto con innalzamento del tratto ST, 129 pazienti dopo un ictus ischemico e 30 persone come controllo (263 in totale). Tutti sono stati sottoposti alla registrazione simultanea della frequenza cardiaca per 30 minuti sia con smartwatch che con un ECG ad alta risoluzione per valutarne l’accuratezza.

È stato verificato che la variabilità della frequenza cardiaca derivata dallo smartwatch fornisce un’alternativa valida rispetto alle misurazioni fatte con elettrocardiogramma per i marcatori globali e quelli che caratterizzano le componenti a frequenza più bassa.

Prevenzione della Malattia Coronarica con le App

La malattia coronarica è la principale causa di morte nel mondo (16% della mortalità totale). La prevenzione è fondamentale e si basa sia sulla terapia farmacologica che sulla modifica delle abitudini per ridurre i fattori di rischio.

Studio CHANGE

Lo studio CHANGE vuole indagare gli effetti dell’utilizzo di una app - in combinazione allo standard di cura - e valutare eventuali effetti benefici sull'aderenza complessiva alle linee guida per la prevenzione e sulla qualità della vita nei pazienti con CCS. La sperimentazione clinica sarà presto condotta in nove centri clinici tedeschi e prevede il coinvolgimento di 210 persone maggiorenni con diagnosi di CCS che saranno assegnati in modo causale al gruppo di controllo o a quello di intervento tramite l’utilizzo della app VantisTherapy in aggiunta allo standard di cura. L'applicazione fornisce un piano quotidiano per i pazienti, che comprende esercizi video-guidati in base alle capacità del paziente, il monitoraggio dell’assunzione di farmaci e pillole educative nel formato di brevi testi. Inoltre, la app fornisce informazioni su una dieta sana secondo le linee guida e i pazienti possono effettuare la misurazione della pressione sanguigna e del peso a casa e registrare i dati.

L'applicazione tiene traccia di sintomi specifici, come l’angina pectoris, e di parametri vitali e fornisce al paziente ulteriori informazioni sulla loro gestione e sull’interazione col medico. Gli esiti primari riguarderanno l'aderenza alle raccomandazioni di prevenzione secondaria e la qualità di vita.

Nuove Strategie di E-Health

Negli ultimi anni sono emerse nuove strategie che potrebbero essere in grado di colmare le problematiche di monitoraggio e le lacune nel percorso sanitario che devono affrontare i pazienti con approcci di "eHealth". Gli approcci digitali, come le app, hanno dimostrato di essere molto efficaci come strumenti diagnostici per il rilevamento delle aritmie cardiache e non solo.

D-Heart: Elettrocardiografo Portatile per Smartphone

D-Heart è il primo elettrocardiografo portatile di livello ospedaliero per smartphone Android* e Apple. Si tratta di un dispositivo che sta rivoluzionando l'approccio al paziente sul territorio: consente di registrare tracciati a 8 derivazioni di alta qualità sul proprio smartphone su un'apposita e certificata cartella clinica per ciascun paziente. Prodotto in Italia, ha vinto il premio Red Dot come migliore prodotto biomedicale per design del 2018.

È consigliato per medici di base, infermieri e paramedici grazie al sistema di guida con corretto posizionamento degli elettrodi tramite la fotocamera dello smarpthone (margine errore di soli 0,5 cm) ed al sistema di avvolgimento e srotololamento dei cavi, utilizzabile facilmente da qualsiasi operatore. Una volta acquisito l'ECG può essere letto direttamente oppure condiviso con un servizio di telecardiologia 24 ore su 24 per referto con indicazione alla gestione del paziente.

Apple Watch e ECG

L’Apple Watch Series 4 (e i suoi successori Apple Watch Series 5 e Series 6) possiede un sensore elettrico che può essere utilizzato per effettuare periodicamente un elettrocardiogramma (ECG). Il tracciato ECG viene automaticamente memorizzato in formato PDF sul proprio iPhone.

Con il rilascio di watchOS 5.2 il 27 marzo 2019, Apple ha abilitato in Italia e in altri paesi europei l’app ECG sull’Apple Watch Series 4, dopo avere ottenuto la certificazione CE e l’autorizzazione nello Spazio Economico Europeo per le funzioni di elettrocardiogramma e per la notifica del battito cardiaco irregolare.

In seguito, con il rilascio di watchOS 6.0 e il lancio dell’Apple Watch Series 5, le stesse funzionalità sono state offerte anche sul nuovo modello 2019 che ha rimpiazzato la Series 4 del 2018. La stessa cosa è avvenuta poi con watchOS 7.0 e il lancio dell’Apple Watch Series 6 nel 2020.

ECG 2.0

Più recentemente (dicembre 2020), iOS 14.3 e watchOS 7.2 hanno introdotto l’app ECG versione 2 (ECG 2.0) che aumenta la sensibilità di rilevamento ad un intervallo più ampio di frequenze cardiache e introduce la differenziazione aggiuntiva tra scarsa registrazione e lettura non soddisfacente.

Come Misurare il Battito Cardiaco con l’Apple Watch

Prima di WatchOS 5.2 in Italia era già da tempo disponibile la funzione di rilevazione del battito cardiaco tramite il sensore ottico (cardiofrequenzimetro ottico) posto sul retro del dispositivo e comune a tutti i modelli di Apple Watch. Questa tecnica di rilevazione ottica del battito cardiaco è chiamata fotopletismografia. Utilizza luce verde e ad infrarossi per misurare il battito cardiaco in diverse condizioni: a riposo, durante gli allenamenti e durante gli esercizi di respirazione controllata.

Con l’Apple Watch era quindi già possibile misurare e monitorare la frequenza cardiaca nell’arco dell’intera giornata, sia in condizioni di riposo che durante l’allenamento sportivo. In caso di allenamento l’Apple Watch misura continuamente il battito cardiaco durante l’esercizio fisico e per i 3 minuti successivi, per determinare anche la frequenza in fase di recupero.

Notifiche Battito Cardiaco Irregolare

Inoltre, a partire dall’Apple Watch Series 1, è stata aggiunta la capacità di impostare delle soglie di notifica in caso di rilevazione di frequenza cardiaca a riposo elevata (tachicardia) o ridotta (bradicardia) per 10 minuti consecutivi. Ciò permette di essere allertati in caso di gravi anomalie della frequenza cardiaca a riposo.

Sensore Elettrico dell‘Apple Watch

Inoltre, con il lancio della Series 4 è stato anche aggiunto un sensore elettrico con due elettrodi posti sul retro dello smartwatch e sulla digital crown (ossia la corona girevole presente sul lato). Usando i due elettrodi è possibile eseguire un elettrocardiogramma di base direttamente sul polso dell’utente.

Come alternativa al sensore ottico fotopletismografico, gli elettrodi dell’Apple Watch Series 4/5/6 permettono anche una più accurata e rapida misurazione della frequenza cardiaca (toccando la corona) quando si usa l’app dedicata chiamata “Battito”. Con questo sensore infatti si riesce ad effettuare una misurazione ogni secondo anziché ogni 5 secondi.

Come si Attiva l’App ECG sull’Apple Watch?

Per gli utenti italiani che vogliono utilizzare il sensore elettrico per registrare un elettrocardiogramma con l’app ECG prima di tutto è necessario disporre almeno di un Apple Watch Series 4 con watchOS 5.2 abbinato ad un iPhone 5s o successivo con iOS 12.2. Apple Watch Series 5 e 6 invece supportano questa funzionalità con watchOS 6.x e 7.x, rispettivamente. L’Apple Watch deve essere stato acquistato in uno dei paesi elencati sopra (oltre che negli USA) affinché l’app ECG risulti abilitata ed installabile. Inoltre, l’uso dell’app ECG è limitato a persone con almeno 22 anni di età, quindi il processo di installazione richiede l’inserimento della propria data di nascita.

Per installare l’app ECG bisogna lanciare l’app Salute dell’iPhone con sistema iOS 12.2 (o successivo) che è associato al proprio Apple Watch. In questa app dell’iPhone si può abilitare e configurare l’app ECG inserendo alcuni dati (come la data di nascita obbligatoria). Inoltre è possibile attivare la funzionalità di notifica di ritmo cardiaco irregolare (che richiede almeno un Apple Watch Series 1 con watchOS 5.2).

Come Funziona l’App ECG sull’Apple Watch?

Una volta effettuata la configurazione iniziale il software proporrà all’utente di effettuare il suo primo elettrocardiogramma facendo notare che è importante che l’Apple Watch aderisca bene al polso per ottenere una registrazione accurata. Inoltre, Apple fa notare che il polso e l’Apple Watch devono essere puliti e asciutti (ad esempio non bagnati per eccessiva sudorazione) per il corretto funzionamento dell’app ECG. Il passo successivo della sequenza di configurazione spiega la semplice procedura per registrare un elettrocardiogramma toccando con un dito la digital crown, ossia la corona digitale posta sul lato del dispositivo. Quindi si procede con la procedura di registrazione vera e propria che richiede 30 secondi di misurazione continuativa dei segnali elettrici del cuore (indicati da un conto alla rovescia).

Alla fine dei 30 secondi il risultato dell’ECG viene mostrato sullo schermo dello smartwatch. Un elettrocardiogramma può essere registrato in qualsiasi momento (a riposo o durante un esercizio fisico) oppure a seguito di una notifica di frequenza cardiaca irregolare ricevuta dallo smartwatch.

Risultati ECG

Dopo 30 secondi di misurazione, il ritmo cardiaco viene classificato in tre modi possibili:

Fibrillazione atriale
Ritmo sinusale (ossia normale)
Risultato non soddisfacente (ossia non conclusivo)

Inoltre, una frequenza cardiaca inferiore a 50 BPM o superiore a 120 BPM influisce sulla capacità dell’app ECG 1.0 di verificare la presenza di fibrillazione atriale e quindi la registrazione è considerata non conclusiva. Il risultato è categorizzato come ritmo cardiaco elevato o ridotto.

Con ECG 2.0 la classificazione di fibrillazione atriale viene supportata con frequenze cardiache tra 50 e 150 BPM. Sotto i 50 BPM e sopra i 150 BPM il risultato è categorizzato come ritmo cardiaco elevato o ridotto.

Archiviazione ECG sull’App Salute dell’iPhone

Tutte le registrazioni, le relative classificazioni di ECG 1.0/2.0 e gli eventuali sintomi riscontrati vengono archiviati in maniera sicura nell’app Salute sull’iPhone connesso all’Apple Watch. Gli utenti possono eventualmente condividere un PDF dei risultati con il proprio medico.

A Cosa Serve la Notifica di Ritmo Cardiaco Irregolare?

Una volta effettuata la procedura di configurazione, Apple Watch Series 1 e modelli successivi con almeno watchOS 5.2 sono in grado di inviare una notifica se rilevano una frequenza cardiaca irregolare indice di una fibrillazione atriale (FA o AFib in inglese), ossia l’aritmia cardiaca più diffusa.

Questa condizione cardiaca, se non viene trattata, è una delle principali cause che possono provocare un ictus, la seconda causa più comune di morte nel mondo.

Accuratezza e Limitazioni dei Dispositivi ECG Indossabili

Nel bene e nel male, i dispositivi intelligenti che monitorano la salute sono ormai parte integrante della società. Molti cardiologi ne mettono in dubbio l'accuratezza, mentre altri ritengono che questi strumenti possano essere utili nel processo diagnostico. Attualmente, i consumatori hanno a disposizione numerosi dispositivi ECG digitali. Determinanti per il valore di un dispositivo ECG indossabile sono la sensibilità e la specificità. Molti ECG indossabili hanno un'elevata sensibilità ma una bassa specificità, ovvero rilevano un gran numero di falsi positivi perché non sono in grado di differenziarli dai veri risultati positivi.

Numerosi studi hanno messo in dubbio l'accuratezza dei dispositivi di consumo per diverse condizioni cardiache, come l'Afib, producendo risultati contrastanti. Secondo una revisione apparsa su Nature Reviews Cardiology, gli ECG a derivazione singola possono aiutare a diagnosticare aritmie semplici e comuni come l'Afib. Tuttavia, non sono utili per diagnosticare aritmie più complesse e altre condizioni, come l'infarto miocardico. Un altro studio pubblicato su Frontiers in Cardiovascular Medicine ha confrontato tre dispositivi ECG indossabili con un ECG convenzionale a 12 derivazioni. Nello studio, gli smartwatch Apple e Samsung hanno dimostrato rispettivamente l'87% e l'88% di sensibilità. Un altro dispositivo, lo smartwatch Withings, ha dimostrato una sensibilità del 78%.

Un recente articolo apparso sul Journal of Cardiovascular Pharmacology and Therapeutics ha valutato le registrazioni ECG basate su smartphone per diagnosticare l'Afib. Il dispositivo in questione, KardiaMobile, è stato utilizzato insieme a un'app per smartphone dedicata.

Molti cardiologi dovrebbero prestare attenzione al fatto che i dispositivi ECG a derivazione singola come gli smartwatch generano enormi quantità di dati grezzi che devono essere interpretati in modo professionale. Sebbene gli algoritmi utilizzati per interpretare gli ECG siano regolati da un set standard di parametri, non esiste uno standard riconosciuto per la messa a punto di questi algoritmi.

Opinioni dei Medici e Raccomandazioni

Molti cardiologi si affidano ancora alla loro esperienza professionale per interpretare gli ECG, compresi quelli raccolti dai dispositivi indossabili. I dispositivi indossabili ECG possono essere utilizzati insieme ad altri strumenti diagnostici più consolidati, come l'ECG a 12 derivazioni. I medici che scelgono di utilizzare le informazioni raccolte da tale tecnologia dovrebbero essere consapevoli dei suoi limiti. Dovrebbero anche sentirsi a proprio agio nel discutere queste limitazioni con i pazienti al fine di incorporare adeguatamente tali dispositivi nei piani di trattamento.

Fino a quando gli algoritmi di apprendimento automatico non dimostreranno la totale accuratezza nella diagnosi di varie condizioni cardiache, i medici dovrebbero vedere con scetticismo l'utilizzo di dispositivi ECG indossabili come unico strumento diagnostico.

App per Smartphone e Accuratezza

Esistono ormai diverse app per smartphone che permettono di misurare la frequenza cardiaca in modo estremamente rapido e in totale autonomia. Ma i dati raccolti sono veramente affidabili? Uno studio pubblicato sull’European Journal of Preventive Cardiology ha recentemente dimostrato che le misurazioni effettuate attraverso queste applicazioni possono non essere attendibili, con un margine di errore che in alcuni casi supera i 20 battiti al minuto rispetto a quelle ottenute con elettrocardiogramma (ECG) o ossimetro.

I ricercatori hanno testato quattro applicazioni per smartphone disponibili sul mercato (scelte causalmente), due delle quali basate su un sistema di fotopletismografia a contatto (la misurazione si effettua appoggiando il dito sulla fotocamera) e due su un sistema di fotopletismografia non a contatto (la misurazione si effettua posizionando la fotocamera davanti al viso). Dai risultati è emersa una variabilità elevata tra le quattro applicazioni: in più del 20% delle misurazioni la differenza è risultata addirittura superiore ai 20 battiti per minuto, rispetto a ECG e ossimetro. In generale, quelle con un sistema di fotopletismografia non a contatto si associano a performance inferiori (r = 0.62 e r = 0.60) rispetto a quelle a contatto, soprattutto per frequenze cardiache elevate e basse temperature corporee.

“La differenza emersa tra le due applicazioni ‘a contatto’ è probabilmente dovuta agli algoritmi utilizzati per misurare la frequenza cardiaca - ha commentato Christophe Wyss, cardiologo che ha condotto la ricerca. Non si può quindi concludere che tutte le applicazioni basate su un sistema di fotopletismografia a contatto siano accurate”.

In generale, come sostengono gli autori della ricerca, i medici e i pazienti dovrebbero essere coscienti che le differenze esistenti tra un’applicazione e l’altra possono essere sostanziali. “Inoltre - ha concluso Wyss - non sappiamo cosa succeda ai dati relativi alle misurazioni e dove questi vengano conservati, il che potrebbe rappresentare un problema in termini di privacy”.