Abstrakti
Tausta. Asianmukainen hallinta hyperkalemia, joka johtaa kuolemaan johtavia sydämen rytmihäiriöitä on tullut entistä tärkeämpää, koska lisääntynyt esiintyvyys hyperkalemia-altis sairauksia. Vaikka hyperkalemian t-aaltomuutokset ovat hyvin tiedossa, niiden käyttökelpoisuus on kyseenalaista., Arvioimme, kuinka hyvin EKG: n (ECGs) t-aaltopohjaiset ominaisuudet korreloivat arvioidun seerumin kaliumpitoisuuden kanssa käyttäen EKG-tietoja reaalimaailman kliinisestä käytännöstä. Menetelmä. Keräsimme EKG: tä paikallisesta EKG-arkistosta (MUSE™) vuosina 1994-2017 ja otimme EKG-aaltomuodot talteen. Noin 1 miljoonasta raportista 124 238 tehtiin 5 minuutin kuluessa ennen verenkeräystä tai sen jälkeen seerumin kaliumpitoisuuden arviointia varten. Valitsimme satunnaisesti 500 ECG: tä ja kaksi arvioijaa mittasivat T-aallon amplitudin (T-amp) ja oikean kaltevuuden (t-right slope) viidellä lyijyaaltomuodolla (V3, V4, V5, V6 ja II)., T-amp: n, t-oikean kaltevuuden ja niiden normalisoidun ominaisuuden (T-normin) lineaariset korrelaatiot seerumin kaliumpitoisuuksien kanssa arvioitiin Pearson-korrelaatiokertoimen analyysillä. Tulos. Pearson korrelaatiokertoimet t-aaltopohjaisille ominaisuuksille seerumin kaliumpitoisuudella kahden arvioijan välillä olivat 0,99 T-amp: lle ja 0,97 t-right slopelle. Kerroin yhdistyksen välillä T-amp, T-oikea kaltevuus, ja T-normi, ja seerumin kaliumpitoisuus vaihteli -0.22 0,02., Normaalissa EKG-alaryhmä (normaali EKG tai muuten normaali EKG), välillä ei ollut korrelaatiota, T-aalto-pohjaisia ominaisuuksia ja seerumin kaliumpitoisuutta. Päätelmä. T-aaltopohjaiset ominaisuudet eivät korreloineet seerumin kaliumpitoisuuden kanssa, ja niiden käyttö todellisessa kliinisessä käytännössä on tällä hetkellä vähäistä.
1. Johdanto
Hyperkalemia on elektrolyytti häiriintyneisyys, joka voi johtaa kuolemaan johtavia sydämen rytmihäiriöitä., Asianmukainen hallinta hyperkalemia on tullut entistä tärkeämpää, koska lisääntynyt esiintyvyys hyperkalemia-altis sairauksia, kuten diabetes, sepelvaltimotauti, ja krooninen munuaissairaus . Hyperkalemia ja hypokalemia tai kaliumpitoisuuden vaihtelut ovat yhteydessä suurentuneeseen kuolleisuusriskiin ja hengenvaarallisiin rytmihäiriöihin . Lisäksi sairastavuus, sairaalahoito ja kuolema voivat seurata pieniäkin kaliumpitoisuuden muutoksia potilailla, joilla on munuais-tai sydänsairaus .
monet sairauden hoidossa käytetyistä keskeisistä lääkkeistä muuttavat seerumin kaliumpitoisuutta., Reniini-angiotensiini-aldosteronijärjestelmään kohdennetut lääkkeet ovat olleet sydän-ja verisuonitautien hoidon tai kroonisen munuaissairauden etenemisen ehkäisyn tukipilari. Kahdeksannen Yhteisen Kansallisen Komitean suositukset suosittelevat aldosteroni-reseptorin salpaajat kuten avain lääkkeitä toissijainen ehkäisy sydämen vajaatoiminta, koska aldosteronin antagonisteja voi vähentää kuolleisuutta, koska sydämen vajaatoiminta . On kuitenkin ironista, että aldosteroniantagonistien käyttö lisää hyperkalemian aiheuttamaa kuolleisuutta, mikä korostaa hyperkalemian asianmukaisen hallinnan merkitystä ., Steroideihin kuulumattomat tulehduskipulääkkeet ovat muita lääkkeitä, jotka aiheuttavat vakavaa hyperkalemiaa, mutta niitä annetaan ilman asianmukaista elektrolyyttitasojen seurantaa. Lisäksi kaliumrikkaisiin ruokiin liittyy muita riskejä, jotka voivat usein johtaa kuolemaan potilailla, joilla on loppuvaiheen munuaissairaus.
muutokset sydänsähkökäyrässä (EKG) tiedetään liittyvän suoraan seerumin kaliumpitoisuuksiin . Lievä tai kohtalainen hyperkalemia voi johtaa PR-ajan pidentymiseen ja huippuaaltojen kehittymiseen. Vaikea hyperkalemia voi aiheuttaa QRS-kompleksin laajenemisen., Hypokalemiaa sairastavilla potilailla havaitaan litistyneitä tai ylösalaisin kääntyneitä T-aaltoja, U-aaltoa, ST-depressiota ja laaja PR-intervalli. Pitkittyneen kammioiden repolarisaation vuoksi esiintyy huomattava U-aalto tai pidentynyt QT-aika voidaan havaita, kun U-aallot ovat päällekkäin T-aallon kanssa.
kohonneesta kaliumpitoisuudesta johtuvat muutokset EKG: ssä ovat selvät koeasetuksessa. Monet tutkimukset ovat kuitenkin ilmoittaneet, että nämä kuviot eivät ole luotettavia kliinisesti ., Joissakin aiemmissa tutkimuksissa on todettu, että lääkäreiden EKG-tietojen avulla tekemä kaliumtason arviointi oli heikkoa. Kahden lääkärin hyperkalemian havaitsemisen herkkyydet olivat 0, 43 ja 0, 34 ; silloinkin, kun tutkittavilla oli keskivaikea tai vaikea hyperkalemia (kaliumpitoisuus >6, 5 mmol/L), herkyydet olivat vain 0, 62 ja 0, 55. Mukaan toinen retrospektiivinen tarkastelu, T-aallon muutoksia, arvioi kardiologi olivat myös hyvin korreloi seerumin kalium-taso, ja useimmat T-aalto muutokset olivat epäspesifinen .,
tunnettuihin t-aaltomalleihin perustuen muissa tutkimuksissa on kuitenkin yritetty määrittää kaliumpitoisuutta koneoppimisen avulla . Mukaan tutkimukset, joissa potilailla, joille tehdään hemodialyysi, single-EKG-tiedot (V3, V4, vai V5) ovat yhtä tarkka kuin 12-lead EKG-tiedot raportoitu absoluuttinen virheitä 0,5±0.42 ja 0,46±0.39 mmol/L , vastaavasti. Nämä tutkimukset viittaavat siihen, että EKG-kuvioista, erityisesti T-aallon muodosta, voi olla hyötyä seerumin kaliumpitoisuuden määrittämisessä kliinisissä olosuhteissa., Näissä tutkimuksissa on kuitenkin rajoituttu siihen, että käytetty malli kehitettiin ja validoitiin pienellä määrällä potilaita (26 potilasta kehitystyössä ja 19 validoinnissa), ja tutkittavat rajoittuivat hemodialyysipotilaisiin.
Lisäksi voit parhaan tietomme, ei tutkimus ei suoraan arvioinut, miten hyvin T-wave-pohjainen ominaisuudet korreloivat seerumin kaliumpitoisuutta todellisessa kliinisessä käytännössä asetus., Tässä tutkimuksessa teimme kvantitatiivisen arvioinnin reaalimaailman kliinisessä käytännössä vangituista EKG: stä selvittääksemme, ovatko t-aaltopohjaiset ominaisuudet hyödyllisiä seerumin kaliumpitoisuuden arvioimisessa yleisessä kliinisessä käytännössä.
2. Menetelmät
vaatimus tietoisen suostumuksen luovuttiin ja tutkimus hyväksyttiin Ajou University Hospital Institutional Review Board (IRB) (IRB numero AJIRB-MED-MDB-17-273). Käytimme vain tunnistamattomia tietoja ja analysoimme tietoja takautuvasti.
2.1., Tietolähde
käytimme kliinistä tutkimustietokantaa, joka sisälsi potilaiden demografiset tiedot, diagnoosit, lääkemääräykset ja laboratoriotestitulokset, jotka on poimittu korealaisen korkea-asteen opetussairaalan (Ajoun yliopistollinen sairaala) sähköisistä terveystiedoista syyskuun 1994 ja joulukuun 2017 välisenä aikana (kuva 1). Tietokannassa oli 134 011 566 reseptiä, 32 956 672 diagnoosia ja 278 011 281 laboratoriotestitulosta 2 940 379 potilaalta.
– EKG koostuu tyypillisesti aakkosnumeerisia arvoja ja aaltomuodon kuvaajat (Kuva 2(a))., Aakkosnumeerinen arvot sisältyvät väestötiedot, potilaan henkilötunnus, päivämäärä, ekg ja EKG-parametrit (RR, QT välein, jne.). Aaltomuotokuviot ovat aikasarjatietoja, jotka edustavat sydämen elektronisten signaalien muutoksia muutaman sekunnin ajan. Kun kaikki ECGs: n tiedot, jotka tallennettiin PDF-muodossa paikalliseen EKG-arkistoon (MUSE™ system), kerättiin, aaltomuodon sisältävä osa uutettiin ja muutettiin SVG-muotoon ., Tämän jälkeen muunnimme vektorikuvien X-ja y-koordinaatit tasaväliseksi aikasarjaksi (500 datapistettä sekunnissa, 500 Hz) lineaarisen interpoloinnin avulla säilyttääksemme samanlaisen datamuodon kuin mitä saadaan suoraan anturista.
noin 1 miljoonaa euroa kerätään Ekg, 124,238 saatiin 5 minuutin (aikaikkuna) ennen tai jälkeen veren kokoelma seerumin kalium-arvio. Näistä valitsimme satunnaisesti 500 ECG: tä manuaalista arviointia varten.
2, 2., Tietojen Esikäsittely
web-pohjainen työkalu on kehitetty mittaamaan amplitudi (T-amp; ero mv (mV) välillä peak ja end of T-aalto) ja oikea kaltevuus T-aalto (T-oikea-rinne, kaltevuus jyrkimmän osan laskeva osa T-aalto). Tämä työkalu auttoi meitä arvioimaan ja hallitsemaan tehokkaasti kunkin EKG-signaalin mittaustuloksia(kuva 2 (b)) nopeasti. Työkalu näyttää 3 sekunnin EKG-aaltomuodon, jolloin käyttäjä voi mitata T-amp ja T-oikea kaltevuus., Koskevat 500 valitut tutkimukset, T-amp ja T-oikea kaltevuus aaltomuodot viisi johtaa (V3, V4, V5, V6, ja II) olivat käsin ja itsenäisesti mitataan kaksi arvioijat tällä työkalulla.
aaltomuodot ECGs: ssä sisälsivät yleensä kaksi tai kolme lyöntiä. Arvioijat valitsivat lähtötilanteen rytmin, joka oli vakain ja jossa oli vähemmän melua. T-amp ja T-oikea Rinne mitattiin valituilla lyönneillä. Lisäanalyysin ulkopuolelle jätettiin kahden arvioijan välisten erojen mittaukset, jotka olivat keskiarvoa+2×keskihajonta (SD) tai vähemmän kuin keskiarvo–2×SD (Kuvat 2(c) ja 2(d))., Missä määrin korrelaatio arvioijien määritettiin Pearsonin korrelaatiokertoimen analyysi.
2, 3. Feature Extraction
poissulkimme ECGs-järjestelmän, jonka tulkinnassa oli eroja kahden arvioijan välillä yhdessä tai useammassa johdossa. T-amp ja T-oikean slope-arvot mitataan kaksi arvioijat olivat keskimäärin ja käyttää viimeisen arvoja T-amp ja T-oikea kaltevuus vastaava Ekg. Seuraavan kaavan mukaan, jota käytettiin normalisoimaan ominaisuuksia seerumin kaliumpitoisuuden arvioimiseksi Zachi et al-tutkimuksessa., kaksi ominaisuudet olivat normalisoitu ja integroitu yksi ominaisuus:
Ensinnäkin, meidän on mitattu tai laskettu kolme ominaisuudet (T-amp, T-oikea kaltevuus, ja T-normi) kussakin johtaa Ekg. Toiseksi, johtaa, että oli näkyvin T-aalto (suurin T-amp) keskuudessa V3, V4 ja V6, ja II, nimetty Pt, oli valittu ja käytetty edustajana ominaisuus kunkin EKG.
2, 4. Ominaisuusarviointi ja tilastoanalyysi
varianssin yksisuuntainen analyysi ja post-Hoc Tukeyn testi tehtiin eri johtojen mitattujen T-amp-ja t-oikeanpuoleisten kaltevuusarvojen välisen eron arvioimiseksi., P-arvoa <0, 05 pidettiin merkittävänä.
arvioimme lineaarista korrelaatiota T-aallon ominaisuuksien ja todellisen seerumin kaliumpitoisuuden välillä Pearson-korrelaatiokertoimen analyysillä. Jättää vaikutus taustalla sairauksia, jotka voivat vaikuttaa sydämen rytmi, me tehtiin alaryhmäanalyysi, jossa vain EKG-tulokset, jotka osoittavat, normaali EKG (n=191) tai muuten normaali EKG (n=40)—normaali EKG-alaryhmä—oli mukana. Yksityiskohtainen tulkinta luettelot muuten normaali EKG ja kreivi per tulkinta on esitetty Taulukossa S1.,
MS-SQL-2017 (Microsoft Corp.) käytettiin tietojen hallinta, ja R (versio 3.2.2, Foundation for Statistical Computing) käytettiin tietojen esikäsittely ja tilastollinen analyysi.
3. Tulokset
3.1. Datajoukkojen Analyysiin
T-amp ja T-oikeus rinne 500 Ekg mitattiin kaksi arvioijat. Mittausten välillä kaksi arvioijat olivat hyvin korreloi kannalta sekä T-amp ja T-oikeus, kuten on esitetty kuvissa 2(c) ja 2(d)., Sen jälkeen kun ECGs-järjestelmä oli suljettu pois kahden arvioijan välisistä eroista, valittiin lopulta tiedot 330 ECGs-järjestelmästä (mukaan lukien 231 ECGs normaalista EKG-alaryhmästä). Tutkittavien lähtötilanteen ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.
Absoluuttiset arvot on mitattu T-amp ja T-oikeus rinne oli korkein johtaa V3 ja alhaisin johtaa II sekä yhteensä koehenkilöiden määrä (n=330) ja normaalin EKG-alaryhmä (n=231). Arvot olivat merkittävästi korkeammat sydänalassa johtaa kuin lyijy II molemmissa ryhmissä (p<0.001).
3, 2., Lineaarinen korrelaatio t-Aaltopohjaisten ominaisuuksien ja seerumin kaliumpitoisuuden
3.3 välillä. Lineaarinen Korrelaatio Normaalissa EKG-Alaryhmä
Kun pois lukien epänormaali Ekg (vain normaali Ekg tai muuten normaali Ekg), tulokset osoittivat, sama kuvio kuin kokonaismäärä Ekg valittu; samanlaisia tuloksia kokonaismäärä Ekg, Pearsonin korrelaatio kertoimien T-amp olivat positiivisia ja T-oikeus rinne ja T-normi oli negatiivinen kaikissa johtaa., T-aaltopohjaisten ominaisuuksien ja seerumin kaliumpitoisuuden välillä ei kuitenkaan ollut korrelaatiota tässä alaryhmässä, koska kertoimen arvot vaihtelivat -0,17-0,16 välillä (kuva 3 ja taulukko 2).
4. Keskustelu
tässä tutkimuksessa arvioitiin suoraan veren kaliumpitoisuuden ja EKG: n t-aaltopohjaisten ominaisuuksien korrelaatioastetta. Päivittäisessä käytössä suoritettujen EKG: n manuaalisesti tarkistettujen t-aaltopohjaisten ominaisuuksien suhde seerumin kaliumpitoisuuteen ei korreloinut. Lisäksi normaalissa EKG-alaryhmässä emme havainneet korrelaatiota.,
tässä tutkimuksessa valittiin ja arvioitiin T-amp ja T-oikea Rinne viiden johdin aaltomuodoista (V3, V4, V5, V6 ja II). Neljän liidin aaltomuotoja (V3-V6) käytettiin aiemmissa tutkimuksissa seerumin kaliumpitoisuuden arviointiin. Lead II: ta käytetään yleisimmin potilaiden seurannassa. Näin pyrimme arvioimaan mahdollisuutta soveltaa ominaisuuksia kliiniseen tilaan, jossa potilaita seurataan, kuten tehohoitoyksikössä.,
kuvio arvot, jotka oli uutettu ominaisuuksia, kuten (T-amp ja T-oikeus rinne johtaa II, V3, V4, V5 ja V6), osoitti, tunnettu malleja. Tiedetään, että T-aallon amplitudi on lyijy V3: ssa maksimaalinen . Lisäksi T-aalto precordial-johdoissa (<10 mm tai <1 mV) on yleensä suurempi kuin raajan (<5 mm tai 0,5 mV) johdoissa ., Tuloksissamme vain alle 2% koko potilasryhmästä (6 lead II: ssa, 5 lyijy V3: ssa, 5 lyijy V4: ssä, 1 lyijy V5: ssä ja 0 lyijy V6: ssa 330 EKG: ssä) ja normaali EKG-alaryhmä (2 Lyijy II: ssa, 4 lyijy V3: ssa, 1 lyijy V4: ssä, 0 lyijy V5: ssä ja 0 lyijy V6: ssa 231 normaalin EKG: ssä) ylitti 0,5 mV raajan lyijyssä tai 1 mV precordial-johdoissa., Lisäksi keskimääräinen arvo on mitattu T-amp oli korkein V3 ja sydänalassa johtaa oli huomattavasti korkeampi kuin raajan johtaa (lead II) yksisuuntainen varianssianalyysi ja Post-Hoc Tukey: n testiä (p<0.001). Se voisi merkitä, että uutetut arvot ovat luotettavia ja niitä voidaan käyttää lisäanalyyseihin.
Samankaltaisia tuloksia aiempien tutkimusten hoitopaikassa, T-wave-pohjaisia ominaisuuksia ei ollut selkeä suhde seerumin kaliumpitoisuutta., Aiemman tutkimuksen mukaan hyperkalemiaan viittaavia EKG-muutoksia havaittiin vain 46 prosentilla potilaista, joiden kaliumpitoisuus vaihteli välillä 6-9, 3 mekv/L . Useat muut tapausraportit tukivat myös sitä, että merkittävät EKG-muutokset eivät liity merkittävästi kohonneeseen kaliumpitoisuuteen . Lisäksi päivittäin tapaamillamme potilailla on erilaisia sekoittavia tekijöitä, kuten lääkkeitä, samanaikaisia sairauksia ja väestötietoja., Koska nämä sekoittavat tekijät saattavat muuttaa EKG-tietoja, he tekevät löytää malleja, jotka ovat selvästi yhteydessä seerumin kaliumpitoisuutta vaikeampaa. Tämän vuoksi kahden päivystävän lääkärin herkät havainnot hyperkalemiasta olivat hyvin vähäisiä kello 0.43 ja 0.34 .
normaalin EKG: n tai muuten normaalin EKG: n alaryhmäanalyysissä tulokset osoittivat, että T-aallon ominaisuuksien ja seerumin kaliumpitoisuuden välillä ei ole korrelaatiota. Mielestämme tämä ei voi johtua epänormaalien ECGs-päästöjen aiheuttamasta saastumisesta., Vaikka sovelsimme valikoivasti seerumin kaliumpitoisuuden määritysmallia normaaliin EKG: hen, luotettavaa suorituskykyä voi olla vaikea saada.
Zachi et al. myös seerumin kaliumpitoisuutta yritettiin arvioida T-aallon ominaisuuksien perusteella, ja estimointiteho laski, kun kehitettyä mallia sovellettiin toiseen itsenäiseen testiryhmään . Parempi suorituskyky havaittiin, kun arviointimallia sovellettiin potilaisiin, joita käytettiin mallin kehittämiseen, mutta eri aikapisteissä., Tämä havainto viittaa siihen, että ainutlaatuinen EKG kuviot johtuvat eri ominaisuudet kunkin potilaan, siksi, henkilökohtainen malli, pikemminkin kuin yksi, joka voi olla yleisesti soveltava tulisi kehittää.
syväoppimisen lähestymistapa voisi olla vaihtoehtoinen malli. Syvä oppiminen, kone oppimisen malli, on tullut suosituin suunnittelu eri sovelluksia, kuten konenäkö ja luonnollisen kielen käsittely., Erityisesti, konvoluutio-neuroverkkojen voi toimia ominaisuus ulosvetimet tietoja jopa ilman aiempaa tietoa verkkotunnuksen , ja toistuvat neuroverkon malli tunnistaa ajalliset riippuvuudet aikasarja-ongelmia . Ominaisuus louhinta ja aika riippuvuudet voidaan tehokkaasti kaapata yhdistämällä molemmat mallit. Jos käytetään syväoppimiseen perustuvaa mallia, EKG: stä voidaan poimia monipuolisempia ja monimutkaisempia ominaisuuksia.
tutkimuksessamme on joitakin rajoituksia., Ensin T-amp ja T-oikea kaltevuus mitattiin manuaalisesti eikä automaattisesti, koska T-aallon lopun määrittämisessä on ollut ongelmia. Koska T-aallon loppu kulkee hyvin hitaasti signaalin ympäriltä, T-aallon lopun paikantaminen on yksi haastavimmista kysymyksistä EKG-aaltomuodon arvioinnissa . Ottaa kaksi riippumattomat arvioijat suorittaa mittauksia ja sitten käyttämällä vain yhtäpitävä tuloksia, yritimme luotettavuuden varmistamiseksi tulokset. Toiseksi tutkimuksessa käytetyn aaltomuodon pituus oli lyhyt (noin 3 sekuntia)., Tietomme voivat olla suhteellisen rajoitettuja ja vähemmän melun tai esineiden sietokykyä. Emme myöskään harkinneet muita EKG-kuvioita, kuten QRS-leventämistä tai p-aaltojen litistymistä, joita voidaan havaita myös hyperkalemiassa. T-aaltomuutos tunnetaan kuitenkin hyperkalemian edustavimpana ja varhaisimpana merkkinä.
5., Päätelmät
Kuten on esitetty havainnot edellisen tutkimuksen, meidän tutkimus osoitti myös, että T-wave-pohjainen ominaisuudet eivät korreloi seerumin kaliumpitoisuus reaalimaailman kliinisen käytännön Korean väestöstä, jopa normaalissa EKG-alaryhmä, emme voineet havaita korrelaatiota. Sen vuoksi näiden ominaisuuksien käyttö seerumin kaliumpitoisuuden arvioinnissa todellisessa kliinisessä käytännössä on hyvin vähäistä.
Tietojen Saatavuus
Tiedot mittaus ja T-aallon-pohjaisia ominaisuuksia käytetään tukemaan tämän tutkimuksen tulokset sisältyvät lisätiedot-tiedoston avaamiseen.,
eturistiriidat
kirjoittajat eivät ilmoita eturistiriitoja.
Kiitokset
Tämä tutkimus oli avustuksista Korean terveysteknologian R&K-Hankkeen kautta Korea Health Industry Development Institute (KHIDI) rahoittama terveysministeriö & Hyvinvointi, Korean Tasavalta (Grant nro. HI16C0982 ja HI17C0970).