Approximiertes präkordiales Body-Surface-Potential-Mapping mit einem Standard-12-Kanal-Oberflächen-EKG-Gerät: Beschreibung einer neuen Methode und erste klinische Ergebnisse

Abstract

Hintergrund: Die großflächige Ableitung von Signalen auf dem Thorax ist ein Verfahren, mit dem die Informationen des herkömmlichen 12-Kanal-EKG erweitert werden. Mit dem Body Surface Potential Mapping, einer gleichzeitigen Ableitung von bis zu über 300 Elektroden auf der Brustwand, werden Kartendarstellungen der Erregungsabläufe des Herzens möglich, die die räumliche Beziehung der gemessenen Signale zum Ableitungsort ermöglichen. Leider steht diese Methode nicht überall zur Verfügung, da die Kosten für das BSPM hoch sind. Ziel der hier vorgestellten Methode, dem 48-Kanal-EKG, ist es, mit den technischen Voraussetzungen des Standard-12-Kanal-EKG räumliche Kartendarstellungen zu erzeugen, die zu ähnlichen Darstellungen der Signale wie beim BSPM führen, auch wenn die Aufzeichnung der Signale sequentiell erfolgt. Methoden und Ergebnisse: Das 48-Kanal-EKG besteht aus einer zeitversetzten achtfachen Aufzeichnung der sechs Brustwandelektroden des 12-Kanal-EKG, die mit einer speziellen Signalauswertung zeitlich zugeordnet werden. Mit diesem 48-Kanal- EKG wurden in dieser Studie 301 Patienten (66 Frauen, 235 Männer, mittleres Alter 60 Jahre) untersucht. Gleichzeitig wurde bei jedem Patienten ein herkömmliches 12-Kanal-EKG gemessen. An sieben Patienten wurde eine Validierung der Methode durchgeführt, in der an den Patienten gleichzeitig ein 48 Kanal EKG und ein BSPM gemessen wurde. Die Daten korrelierten mit einem Korrelationskoeffizienten von 0,94 bis 0,99. Bei allen 301 Patienten wurde die Variabilität der Herzfrequenz geprüft, um große Abweichungen in der Frequenz zu erkennen. Dafür wurden die Mediane aller Aufzeichnungsphasen gegenübergestellt und die Korrelation berechnet. Nur zehn von 301 Patienten hatten einen Korrelationskoeffizienten der kleiner als 0,9 war. Aus den erhobenen Daten wurden für jeden der 301 Patienten 88 Parameter bestimmt, von denen fünf Parameter untersucht wurden, ob eine Zuordnung der Patienten nach Diagnosegruppen möglich wäre. Die Parameter 1, 2, 3 (1=PQRST, 2=QT-INTERVALL, 3=QRS-INTEGRAL, 4=QRST-INTEGRAL) zeigten mit p < 0,05 einen Unterschied zwischen der ICD und der DCM Gruppe. Die ICD und die MI Gruppe wiesen in den Parametern 1-4 Unterschiede (p < 0,05) auf. Die Gruppenvergleiche MI gegen DCM unterschieden sich in den Variablen 2, 3, 4 mit einem p < 0,05. Der Parameter 5, (5: ST-INTEGRAL) war in keinem Vergleich signifikant. Schlussfolgerung: Mit dem 48-Kanal-EKG werden klinisch relevante Daten erfasst, die eine Zuordnung in Diagnosegruppen erlauben und einen Informationsgewinn gegenüber dem 12 -Kanal-EKG bringen. Ein direkter Vergleich der neuem Methode mit dem BSPM zeigt, dass die Ergebnisse in hohem Maße korrellieren. Mit der hier vorgestellten Methode lassen sich mit der technischen Ausrüstung eines digitalen 12-Kanal-EKGs die diagnostischen Möglichkeiten eines BSPM nutzen. Durch hinzufügen eines Auswertungsprogrammes würde dem weit verbreiteten 12 -Kanal-EKG die Signalerfassung, -verarbeitung und -darstellung über eine großen Fläche des Thorax möglich. Damit bekäme das BSPM die Möglichkeit einer breiten klinischen Anwendung, da der bisherige Aufwand und die immensen Kosten wegfallen.

Background: Detailed recording of electrical activity on the thoracic wall by body surface potential mapping (BSPM) complements the diagnostic information obtained by standard 12-lead electrocardiography (ECG). With up to 300 simultaneosly recorded leads, BSPM allows for charting the electrical activity of the heart as maps. These maps show the spatial distribution of changes in electrical potiential during the heart cycle. Unfortunately, BSPM is a costly method and therefore available at specialised centres only. In the study we present here, we introduce a method of registring a 48-lead ECG using standard 12-lead ECG equipment. Even though the signals are acquired sequentially, the new 48-lead ECG method allows to generate maps of the electrical activity that are comparable to BSPM maps. Methods and results: A 48-lead ECG was generated by sequentially recording 12-lead ECGs where the six chest leads are moved to pre-detemined points on the chest wall. A series of eight such sequential ECGs will then be further processed to calculate the ECG maps. Using this method, we examined 301 patients (66 female, 235 male, mean age 60 yrs). In every patient we recorded a standard 12-lead ECG. Seven patients were additionally examined by BSPM to validate the 48-lead ECG. BSPM- and 48-lead ECG data correlated by 0.94 – 0.99. In all 301 patients, heart frequency variability was monitored to detect arrythmia and gross frequency abnormalities. For this, the median values of all recorded data were compared and correlation coefficients were calculated. Of 301 patients, only 10 had a correlation coefficient lower than 0.9. We chose five electrocardiographic parameters to test if they allowed to discriminate between certain rhythmologic conditions. Parameters 1, 2, and 3 (1=PQRST, 2=QT-INTERVAL, 3=QRS-INTEGRAL) were significantly different (p<0.05) in patients with dilated cardiomyopathy (DCM), and patients with an implanted cardioverter-defibrillator (ICD). In patients with an ICD and patients who had had a myocardial infarction (MI), parameters 1-4 (4=QRST-INTEGRAL) were significantly different (p<0.05). Between MI-patients and DCM-patients, parameters 2,3, and 4 were significantly different (p<0.05). Parameter 5, ST-INTEGRAL, did not show any statistically significant variation between patient groups. Conclusion: By recording a 48-lead ECG, clinically relevant data are obtained allowing for discrimination between rhythmologic conditions. These data complement data obtained from standard 12-lead ECG recordings. Direct comparison of the new method presented here and BSPM shows excellent correlation of data. Thus, based on widely available standard digital 12-lead ECG equipment, by adding software components for signal processing, detailed data acquisition, processing and presentation similar to BSPM recordings are made possible. This in turn would hopefully lead to a wider use of surface potential maps in the clinical setting, as technical requirements and cost are subtantially lower for the 48-lead ECG method.