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Vergleich einer pulskurvenbasierten Smartphone-gestützten Detektion einer koronaren Herzerkrankung mit der Koronarangiografie (PRV-Koro-Studie)

  • In der vorliegenden Arbeit wurde der Nutzen einer smartphonegestützten Aufzeichnung und Analyse der Pulswellenvariabilität als Ausdruck des Zusammenspiels zwischen Sympathikus und Parasympathikus zur Diagnostik beziehungsweise Prädiktion einer koronaren Herzerkrankung untersucht. Das autonome Nervensystem hat einen starken Einfluss auf den menschlichen Körper und nimmt daher auch großen Einfluss in die Regulierung des Herz-Kreislauf-Systems. Ausdruck dieser vegetativen Einflüsse ist die HRV, deren Analyse ein bekanntes Verfahren für Diagnostik, Risikostratifizierung und Vorhersagbarkeit von verschiedenen kardialen Erkrankungen unter anderem koronarer Herzerkrankung ist. Bisher wurde die HRV klassischerweise elektrokardiografisch anhand von Kurz- oder Langzeitmessungen ermittelt. In dieser Arbeit wurde die Pulswellenvariabilität als peripheres Ableitungsresultat der Herzratenvariabilität betrachtet, da eine sehr gute Korrelation zwischen HRV und PRV bekannt ist. An 167 Probanden, die sich im Rahmen kardiologischer Diagnostik einer elektiven Herzkatheteruntersuchung unterzogen und bei denen bisher keine KHK bekannt war, wurde eine sechsminütige Aufzeichnung der Pulswelle des Fingers mittels Smartphonekamera und Videoaufzeichnung vorgenommen. Die Pulswelle wurde daraufhin analysiert und die PRV berechnet. Die Bilder der Koronarangiografie wurden nachträglich untersucht und Stenosen in acht Koronarsegmenten quantifiziert. Sobald eine Stenose von mehr als 50% bestand, wurde der Proband als an KHK-erkrankt definiert. Durch multivariate lineare Regressionsanalysen wurde die PRV-Messung in Hinblick auf Bestehen einer KHK untersucht. Es zeigte sich, dass die PRV-Messung durchaus einen Beitrag im Feld der KHK-Diagnostik bei Patienten mit Sinusrhythmus leisten könnte. Die Untersuchungen zeigen, dass es sich als Ausschlussdiagnostikum bei Patienten mit KHK-Verdacht eignet. Die Nutzung der Pulswellenvariabilität als Screeningverfahren zur KHK-Detektion, wie eingangs erwähnt, erwies sich aufgrund der Sensitivitäts- und Spezifitätswerte als derzeit jedoch nicht optimal. Es zeichnete sich bereits bei Koronarstenosen von mindestens 50% eine ausreichende Vorhersagbarkeit der KHK, sowohl mit einem PRV-Parametersatz von 12 Variablen, als auch mit einem reduzierten Parametersatz von sieben Variablen ab. Eine Verbesserung konnte unter Erfassung kardiovaskulärer Risikofaktoren und Einnahme von Betablockern erzielt werden, die jedoch das statistische Signifikanzniveau verfehlte. Zukünftige Arbeitsfelder der PRV-Messung könnten die Erfassung weiterer vielfältiger Einflussgrößen sein oder auch die Berücksichtigung weiterer klinischer Untersuchungen, wie beispielsweise die Echokardiografie. Zu prüfen ist auch, ob es zu einer Verbesserung der Prädiktionskraft nach Hinzufügen oder Ersetzen der hier vorgestellten PRV-Parameter durch weitere nichtlineare Werte kommt. Besonders hervorzuheben ist, dass die PRV-Messung sehr einfach und nahezu überall durchzuführen ist, sofern ein Smartphone oder eine Smartwatch mit entsprechender App vorhanden sind. Dies kann in Zukunft für eine ambulante und nicht facharztspezialisierte Betreuung von Patienten von großer Relevanz sein. Limitiert wird die Methode der PRV-Messung durch den Ausschluss von Patienten mit Herzrhythmusstörungen, wie beispielsweise Vorhofflimmern, da die PRV-Messung dadurch stark artefaktbehaftet ist. Abschließend muss festgehalten werden, dass aufgrund der kleinen Teilnehmerzahl eine Prüfung an einer größeren Studienpopulation erfolgen sollte, um den hier ermittelten Trend zu bestätigen oder gar zu verbessern. Insgesamt ist in dieser Form der Untersuchung bedeutendes Potential zu sehen, da mittels PRV-Messung ein Ausschlussdiagnostikum existiert, ohne dass die Patienten einem Risiko wie zum Beispiel Strahlenbelastung oder den Risiken einer Koronarangiografie ausgesetzt werden. Daher eignet es sich als weiterer Baustein in der bereits üblichen KHK-Diagnostik zu jeder Zeit und an jedem Ort.
  • This study explored the benefit of a smartphone-related pulsewave analysis for detection and prediction of a coronary artery disease (CAD). The autonomic nervous system has a strong influence of the regulation of the cardiovascular system. One marker of this influence is the heart rate variability (HRV), its analysis is a known instrument for diagnosis, risk stratification and prediction of different cardiac diseases like CAD. Classic HRV-measures depend on short- or long term-ECG analysis. In this study the peripheral measured pulsewave variability (PRV) was observed, which has a high correlation with the HRV. 167 subjects with suspicion of a CAD and indication for elective coronary angiography were examined by a smartphone-based record of the pulsewave over six minutes. Out of this data the PRV was generated. The frames of the coronary angiography were retrospectively observed and eventual stenosis in eight coronary segments quantified. CAD was defined as ≥50% luminal diameter stenosis in at least one of those eight segments. It shows that PRV-analysis can help in diagnosis of CAD in patients with sinus rhythm. This study showed that PRV-analysis can use as a method of elimination in patients with CAD-suspicion. To use it as a screening tool it seems not ideal regarding sensitivity and specificity. A set of twelve PRV-parameters was as sufficient for CAD-prediction as a reduced set with seven parameters. The prediction was not significantly improved regarding cardiovascular risk factors and the medication with betablockers. Room for improvement could be the regard of potential influences of PRV and other clinical examinations like echocardiography. Summarizing PRV-analysis is very simple and easy to use what could be relevant in non-specific and ambulant care. PRV-analysis is limited in patients with dysfunction in the heart rhythm like atrial fibrillation. At least it is important that the study population was very small. It should be proofed in a bigger population to validate the results again. In summary the PRV-analysis can be an important instrument in the CAD-diagnosis without risks for the patients like radiation exposure or risks of a coronary angiography and it can be done independent of locality and situation.

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Metadaten
Author: Nele Keller
URN:urn:nbn:de:gbv:9-opus-60198
Title Additional (English):Comparison of a pulsewave based smartphone-related detection of a coronary artery disease with the coronary angiography (PRV-Koro-study)
Referee:Prof. Dr. Marcus Dörr, Prof. Dr. Jens Eckstein
Advisor:Prof. Dr. Marcus Dörr
Document Type:Doctoral Thesis
Language:German
Year of Completion:2022
Granting Institution:Universität Greifswald, Universitätsmedizin
Date of final exam:2022/02/17
Release Date:2022/03/21
Tag:PRV; Pulswellenvariabilität
GND Keyword:Pulswelle, Koronare Herzkrankheit, HRV
Page Number:73
Faculties:Universitätsmedizin / Kliniken und Polikliniken für Innere Medizin
DDC class:600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 610 Medizin und Gesundheit