マシンラーニング:心電図で糖尿病予測する文献を参考に・・・

Machine-learning algorithm to non-invasively detect diabetes and pre-diabetes from electrocardiogram 

Anoop R Kulkarni, et al.

Kulkarni AR, et al. BMJ Innov 2022;0:1–11. doi:10.1136/bmjinnov-2021-000759

https://innovations.bmj.com/content/bmjinnov/early/2022/07/06/bmjinnov-2021-000759.full.pdf

【目的】 2型糖尿病や糖尿病予備軍の予防には、早期発見が極めて重要である。これらの疾患の診断は、経口ブドウ糖負荷試験とヘモグロビンA1cの推定に依存しており、これらは侵襲的で大規模なスクリーニングには困難である。我々は、心電図の非侵襲性と機械学習の能力を組み合わせて、糖尿病と糖尿病予備軍を検出することを目的とした。

【方法】 本研究のデータは、インド中央部の民族的に内地であるシンド族を対象としたDiabetes in Sindhi Families in Nagpur研究によるものである。最終的なデータセットには、1262人の臨床データと、デジタルで記録された10461の時間的に整列した心拍が含まれています。データセットは、トレーニングセット、検証セット、独立したテストセット（それぞれ8892、523、1046拍）に分割された。ECG記録は、中央値フィルタリング、バンドパスフィルタリング、標準スケーリングで処理された。トレーニング開始前に、トレーニングデータセットのバランスをとるために、少数派のオーバーサンプリングが実施された。信号処理された心電図を入力とし、「糖尿病なし」、「糖尿病予備軍」、「2型糖尿病」（米国糖尿病学会基準による）のいずれかに属するかを予測する分類器の訓練には、Extreme Gradient boosting（XGBoost）が使用された。

【結果】 2型糖尿病および糖尿病予備軍の有病率はそれぞれ30%および14%であった。学習はスムーズかつ迅速に行われた（40エポック以内に収束した）。独立したテストセットにおいて、DiaBeatsアルゴリズムは、97.1%の精度、96.2%の再現率、96.8%の精度、96.6%のF1スコアでクラスを予測した。較正されたモデルは低い較正誤差(0.06)であった。特徴量重要度マップは、III、aVL（augmented Vector Left）、V4、V5、V6が分類性能に最も寄与していることを示した。この予測は、糖尿病における心疾患の生物学的メカニズムに基づく臨床的な予想と一致した。

【結論 】ECG信号データを用いた機械学習ベースのDiaBeatsアルゴリズムは、糖尿病関連クラスを正確に予測した。このアルゴリズムは、外部データセットで強固な検証を行った後、糖尿病および糖尿病前症の早期発見に役立つ可能性がある。

www.DeepL.com/Translator（無料版）で翻訳しました。

Apple Watchの心電図計：日本で医療機器承認

やっと承認かぁ

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Apple Watchの心電図計が日本で医療機器承認、診察等で活用可能に

「アップルウォッチ外来」実現へ

https://japanese.engadget.com/applewatch-ecg-224546111.html

公益財団法人医療機器センターの「医療機器の承認速報」に掲載されていたもので、名称は「家庭用心電計プログラム」（Appleの心電図アプリケーション）、「家庭用心拍数モニタプログラム」（Appleの不規則な心拍の通知プログラム）の2つ。承認番号はそれぞれ「30200BZI00020000」「30200BZI00021000」となっています。

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ただ、まだ詳細不明

飽和度も頼む

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心電図機能が承認された「Apple Watch」、販売方法は？　厚生労働省に聞く

関口 聖2020年9月12日 

https://k-tai.watch.impress.co.jp/docs/news/1276663.html?ref=rss

厚生労働省「前例がなかった」

　厚生労働省の審査管理課に聞いたところ、Apple Watchの販売にあたり、アップルからの届出があれば、アップルストアや量販店からの届け出は必要ない制度になっていることがわかった。

　今回の承認は、「家庭用心電計プログラム」「家庭用心拍数モニタプログラム」となっているが、これは「時計のほうではなく、プログラム（アプリ）」と厚労省の担当者。承認するにあたり、前例がなかったため新設された。

　担当者によればApple Watchの心電図機能は、家庭用の医療機器として本来であればクラス IIと呼ばれる分類に当てはまるのだという。クラス IIであれば、本来、販売店には、営業所管理者と呼ばれる資格を持つスタッフを配置する必要がある。

　しかし7月20日の告示で、「家庭用心電計プログラム」「家庭用心拍数モニタプログラム」というジャンル（一般的名称）が新たに用意され、この新ジャンルに該当する場合、営業所管理者は不要と整理された。家庭用の心電計ということで、医師の指導のもとで用いるものとは違い、健康な人向けの製品のためだという。したがって、今後もApple Watchの販売に大きな変化はないということになった。これは最初から心電図機能のアプリをインストールしておく、あるいは後から追加する、どちらでも同じ。

　Apple Watchの心電計測では、不整脈を検知すると知らせるといった機能が海外では活用されている。通知があれば医療機関へ相談することが増える可能性があり、そうした情報の整理なども含め、「承認されたものの、まだ準備期間」と考えられる。そう遠くない将来、Apple Watchが新たな役割を果たす時代が来ることを期待して待ちたい。

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Phones could detect drinking over legal driving limit

https://www.bbc.com/news/technology-53834476

なにげにこちらも面白そう　酩酊歩きでチェックみたい

スマートフォンは、あなたの散歩を監視することで、あなたが飲み過ぎたときに検出することができます、研究が発見しました。

アメリカの研究者は、誰かが法的な飲酒運転の制限を超えていたときに検出するためにスマートフォンのセンサーを使用していました。

電話は、ピッツバーグ大学の研究では、ユーザーがわずか10歩歩いたときに約90％の精度でこれを行うことができました。

科学者たちは、この発見が、酔っている間に運転しないように人々に尋ねるようなデバイスの警告を開発するために使用できることを願っています。

"私たちは、どこに行くにも持ち歩いている強力なセンサーを持っています」と、主任研究員のブライアン・スフォレットは述べています。"私たちは、公衆衛生に貢献するためにそれらをどのように使用するかを学ぶ必要があります。"

この研究では、21歳から43歳までの22人の参加者を対象に、血液100ミリリットルあたりのアルコール濃度が80ミリグラムに達するまで、ウォッカとライムジュースを1時間ごとに飲ませた。

アメリカやイングランド、ウェールズ、北アイルランドでは、これが運転手のアルコール制限値となっている。スコットランドでは、血中100ミリリットルあたり50ミリグラムのアルコールが制限されています。

参加者はスマートフォンを背中に縛り付けた状態で、2時間ごとに、直線を10歩歩いて、向きを変えて戻ってくるという歩行タスクを行った。

約90％の時間で、研究者たちは、携帯電話によって強調された歩行の変化を通して、限界を超えた人を識別することができました。

翻訳：https://www.deepl.com/ja/translator#en/ja/Smartphones

心電図所見：spiked-helmet sign (SHS)

“ピッケルハウベ”やモンゴル兜型の心電図所見


メカニズムは不明だが、

 The elevation of the isoelectric line precedes the QRS, followed by a sharp R wave and then convex ST-segment elevation. : 等電点線の上昇はQRSに先行し、鋭いR波が続いた後、STセグメントの凸状上昇が起こる。

spiked-helmet sign (SHS)：スパイク（型？化？）ヘルメット









この心電図サインのメカニズムは完全には解明されていない。その結果、心電図パターンは、腹腔内圧や胸部圧の急激な上昇に伴う機械的な表皮の伸張によって発生した電圧によるものではないかと推測されています1,2。しかし、その後の報告では、頭蓋内出血、敗血症、代謝異常などの症例でSHSが認められた。 さらに、巨視的なT波交互波とTorsade de pointesは、長いQTとSHSの両方に関連した特徴である。

SHSは急性心筋梗塞を類似しているが、急性冠症候群のプロトコールとして抗血栓薬を投与する前に、まず前述のSHSの原因、特に頭蓋内出血を考慮すべきである。

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The “Spiked Helmet” Sign: A New Electrocardiographic Marker of Critical Illness and High Risk of Death
Mayo Clin Proc. 2011 Dec; 86(12): 1245–1246.
doi: 10.4065/mcp.2011.0647
PMCID: PMC3228627
https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3228627/

アナフィラキシーショック治療エピネフリン過剰投与後心電図異常・・・考えられる病態は？

アナフィラキシーショックを目の当たりにしたら慌てるので常日頃脳内シミュレーションが必要だろう

やや非定型な症候群だが、エピネフリン静注後心電図異常など見た場合は念頭に置く必要があろう


勉強になったなぁ

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間歇的胸部絞扼症状評価のためのCT血管造影中、息切れ・喘鳴、紅潮、意識消失あり、脈 50 bpm 血圧 60/45のショックへ　エピネフリン静注(1:1000) 1mg ivボーラス
その後II,III,aVFのST上昇、I,aVL, V1-3のST低下





その後CCU入室、電解質・心筋逸脱酵素正常

デキサメサゾン 5mg ivにて症状改善、ST上昇16分間で改善し冠動脈痙攣と診断
ベッドサイド心エコーで LVEF 67％、壁運動異常認めず、CTAで冠動脈有意狭窄無く
troponin I 値 0.091で48時間までに減少

Electrocardiographic Changes After Overdose of Epinephrine in a Patient With Anaphylaxis
Kounis Syndrome or Epinephrine?
Chunyan Jiang, et al.
JAMA Intern Med. Published online May 13, 2019. doi:10.1001/jamainternmed.2019.1230

Kounis Syndrome (KS)は、薬剤・書物・他のトリガーにより誘発された過敏性冠動脈疾患(1991年, Kounis and Zavrasらの初回記載)
ヒスタミン遊離により誘発された冠動脈痙攣による"アレルギー性狭心症の症状”で、アレルギーもしくはアナフィラキシー障害による状況でマスト細胞活性化に関連する急性冠症候群(ACS: 冠動脈痙攣、プラーク破裂、ステント血栓）と同時発生と定義。ヒスタミン、PAF、各種サイトカイン、ケモカインなど炎症性メディエータ遊離により冠動脈痙攣を生じ(type 1 variant)、心筋酵素逸脱増加の有無ともに存在。


アナフィラキシーの診療中に胸痛などの症状を認めた場合には、本合併症を疑い適切な処置を行う必要
https://www.imic.or.jp/literature/1603/



エピネフリンの副作用で成人では 0.01 mg/kg (1:1000: 1mg/ml)で最大 0.5mgなので副作用の可能性

さらに鑑別としては、たこつぼ症候群(突然発症、一過性の左室壁以上、ACSと共通所見：症状、心電図変化、心筋バイオマーカーなど）だが、三時間後経胸壁心エコーで発症後3時間後壁運動異常認めず、除外

他の過敏性関連冠動脈症候群としては、ATAK(adrenaline ,Takotsubo、anaphylaxix、and KS)

ATAKは挑戦的な現代的な複合施設であることが強調されています。 アナフィラキシー反応は、肥満細胞などの炎症細胞の活性化によってKSを誘発することがあります。 これらの細胞は、カテコールアミンの放出を刺激するヒスタミンなどの炎症メディエーターを放出します。 さらに、アナフィラキシープロセスの間にレニン - アンジオテンシン - アルドステロン系によって放出される代償性カテコールアミン、ならびにアナフィラキシーショックの血行力学的補助のためのエピネフリンの投与もまた、血漿中カテコールアミンのレベルを増加させ、それはTTSを誘発しそしてこの悪循環を永続させ得る。

脚ブロック・ペーシングリズム時の心筋梗塞診断：Sgarbossaクライテリア

脚ブロック時のST上昇型心筋梗塞診断において、Sgarbossaクライテリアの適応は常識化してきたようだが、dual-chamber pacingにおてはどうか？

まだ、十分評価されてないとのこと

症例報告から解説している


Enhancing the Sgarbossa Criteria for the Diagnosis of ST Elevation Myocardial Infarction
Timothy F. Simpson,et al.
Author Affiliations Article Information
JAMA Intern Med. Published online February 11, 2019. doi:10.1001/jamainternmed.2018.7993

Take-Home Points

• 心筋虚血評価にあたって、全ての心電図誘導に集中する必要がある。特に注意すべきは寝室ペーシング患者おいてはnativeなQRS波形
• 検証被検者ではSgarbossaクライテリアは比較的特異性は高いため伝導異常のある場合急性STEMI診断上有用である。しかし、感度が低く、NPVとしてはpoor。Smithらの終始繪クライテリアにて感度増加する
• Sgarbossaクライテリア適応は両室ペーシングリズムの 場合十分評価されておらず、信頼性評価不十分
• T-波陰性化は病的寝室脱分極後生じる場合がある

Diagnosis of ST-Elevation Myocardial Infarction in the Presence of Left Bundle Branch Block With the ST-Elevation to S-Wave Ratio in a Modified Sgarbossa Rule
Presented at the Society for Academic Emergency Medicine, June 2010, Phoenix, AZ; and the American Heart Association, November 2008, New Orleans, LA.
DOI: https://doi.org/10.1016/j.annemergmed.2012.07.119

https://www.annemergmed.com/article/S0196-0644(12)01368-6/pdf


Replacement of the absolute ST-elevation measurement of greater than or equal to 5 mm in the third component of the Sgarbossa rule with an ST/S ratio less than 0.25 greatly improves diagnostic utility of the rule for STEMI. An unweighted rule using this criterion resulted in excellent prediction for acute coronary occlusion. [Ann Emerg Med. 2012;60:766-776.]

左室ブロックSmith修正Sgarbossaクライテリア：Smith-Modified Sgarbossa’s Criteria for MI in Left Bundle Branch Block
https://qxmd.com/calculate/calculator_487/smith-modified-sgarbossa-s-criteria-for-mi-in-left-bundle-branch-block

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検診で毎年心電図異常：脚ブロックってのは取り扱いに困る

USPSTFステートメント:心電図による心血管疾患スクリーニング

2つの推奨

• The USPSTF recommends against screening with resting or exercise ECG to prevent CVD events in asymptomatic adults at low risk of CVD events. (D recommendation) 
• The USPSTF concludes that the current evidence is insufficient to assess the balance of benefits and harms of screening with resting or exercise ECG to prevent CVD events in asymptomatic adults at intermediate or high risk of CVD events. (I statement)

心血管疾患低リスク成人において、心血管疾患イベント予防のため、安静時心電図・運動負荷心電図によるスクリーニング施行を推奨しない
また、中等度・高リスク対象者に、心血管疾患イベント予防のため、安静時あるいは運動負荷心電図によるスクリーニングするこのとのベネフィット・有害性バランス評価不十分

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低リスク無症候対象者に対して標準リスク評価として心電図のスクリーニング施行に反対する(recommend against)と表現しているわけだが、　さらにエビデンス・レポート、システマティック・レビューに記載

糖尿病を除く無症候性の場合、例え高リスクであっても、運動負荷心電図スクリーニングによる健康アウトカム改善効果は望めない

また、

安静心電図に、従来のリスク要素を追加した再分類はできるが、その判別効果の意義は限定的な可能性があり、エビデンスが不十分。スクリーニング有害性頻度は未だ不明。

との結論

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無症状成人からの心血管疾患リスクをスクリーニングすることのエビデンス・レビュー

Screening for Cardiovascular Disease Risk With Resting or Exercise Electrocardiography
Evidence Report and Systematic Review for the US Preventive Services Task Force
JAMA. 2018;319(22):2315-2328. doi:10.1001/jama.2018.6897
US Preventive Services Task Force Evidence Report　June 12, 2018

16研究, n=77,140

糖尿病患者、50-75歳対象の心血管組み合わせプライマリ・アウトカムに対する2つのRCT, n=1151で、運動負荷心電図 (vs no screen)でのスクリーニング有意改善認めず（各々のハザード比, 1.00 [95% CI, 0.59-1.71] 、0.85 [95% CI, 0.39-1.84] ）


安静時心電図でのスクリーニング評価RCT無し


5つのコホート研究,n=9582にて、　通常のリスク要素、例えば、年齢・性差・現行喫煙・糖尿病・総コレステロール・HDL値で、判別性に改善効果は少ないが存在　 (3研究報告; 曲線下面積、C統計値の絶対的改善 , 0.02-0.03)
キャリブレーション、適正リスク分類で改善するかは不明


9つのコホート研究, n=66,407にて、多くの心血管アウトカム予測に関する、安静時心電図に追加的に従来のリスク要素や適正リスク分類付加することでは判別性改善効果少ないが存在　(曲線下面積、C統計値の絶対的改善 , 0.001-0.05) 、しかしエビデンスとしては正確性、研究の質、考慮すべきheterogeneityにより不十分で、臨床的意志決定に使う上ではリスク閾値として一致していない


Total net reclassificationとしては Framingham Risk Score or Pooled Cohort Equations base modelにより、3.6%から30％へ改善する


無症候の対象者において、血管造影・血管再建術などによる寄与有害性のエビデンスは 限定的

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日本の検診でも少しずつ科学的エビデンスとやらが導入されつつあるが、住民・職域検診などはまだまだ非科学性の集大成。
→ e.g. http://www.mhlw.go.jp/file/05-Shingikai-12401000-Hokenkyoku-Soumuka/0000129998.pdf

功利性がわかってないやつらが行政を主導しているもんだから、無駄・無益、有害性を具有する施策がまかり通る日本の行政


日本では、住民検診・職域検診や臨床の場で、虚血性心疾患発見目的でなのか、意義の分からない安静時心電図がなされる場面があるが、心血管疾患リスクスクリーニングとしてのエビデンス不十分ということを周知する必要がある・・・私個人は日本の行政に嫌気しか覚えない


ところで、不整脈など他の疾患発見の意義に関してはこの報告は触れられてないことも注意が必要。

肺塞栓:fragmented QRSの予後的評価

Fragmented QRS(fQRS)は心筋瘢痕の便利なマーカーで、冠動脈性心疾患においてはPETによる心筋瘢痕と関連し、心イベントのマーカーである。



https://www.ncbi.nlm.nih.gov/pmc/articles/PMC3443879/



Use of fragmented QRS in prognosticating clinical deterioration and mortality in pulmonary embolism: A meta-analysis
Amro Qaddoura et al.
Ann Noninvasive Electrocardiol. 2018;e12552.

5研究 1,165名の患者

院内死亡率 ( 2.92 95%,CI, 1.73-4.91 )、心原性ショック ( 4.71 , 1.61 - 13.70) 、2年後死亡率 ( 4.42 2.57 - 7.60) への予後関連

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序文：

A recent consensus article and meta- analysis by our group iden-tified ECG as a potentially useful tool in PE prognostication (Digby et al., 2015; Qaddoura et al., 2017). Notably, fragmented QRS (fQRS) has newly been studied and is missing from these reviews.

研究方法：

Cetin ら(2016)は fQRSをQ波の有無関係なしの様々なRSR'パターンで、付加的RであるR'、R波のnotching、S波のdwonstrokeあるいはupstrokeのnotching、2つの誘導（前胸部 V1-V5、下壁 II、III、aVF、側壁 I, aVL, V6)）以上にR'が存在  (Cetin et al., 2016).fQRSの数で定量化   (Cetin et al., 2016).

Karaca ら(2016)は定義として、付加的RであるR'もしくはS波のnadirのnotching、あるいは同じテリトリー内（V1-V3、II,III,aVF、I,aVL,V4-6というテリトリー分け）の2連続誘導でのR'の1つを超える（2つ以上ということ？）の存在　(Karaca et al., 2016)

Kukla ら (2014)は定義として、V1誘導の“R波のnotchあるいはS波のnotch”として定義 (Kukla et al., 2014).

以上のように定義が一致しないため、このKuklaらのデータを除外解析

Zhan らは、V1 QRSのmorphologyを、ベースラインと血行動態虚脱時の比較で検討し、これが定量評価唯一2014  (Zhan et al., 2014)

心電図：肥満太りすぎの心室再分極への影響と減量による改善効果

QT dispersion (maximum QT interval minus minimum QT interval)
http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0735109700009621


UpTodateによると、本来は、心室回復時間の空間的dispersionを評価する試みで再分極時間の均質部分と不均質部分の混在が心室再分極時間のばらつき、再分極そのものの延長を示すとされたが、心拍変動の影響を除外できることのメリットあり



QT時間に関して肥満の影響・・・



Effect of obesity and weight loss on ventricular repolarization: a systematic review and meta-analysis
J. Omran, et. al.
Obesity Comorbidity/Etiology and Pathophysiology
http://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/obr.12390/abstract
システマティック・レビュー＆メタアナリシス、体重・過体重によるQTc、QT、QTc dispersion(心室再分極指標）を検討
選択クライテリア合致22研究

正常体重対照に比べ、肥満±過体重では、有意にQTｃ延長 (mean difference of 21.74 msec, 95% CI: 18.76 to 22.32)
QT、QTc dispersionも延長　 (mean difference of 15.17 msec, 95% CI: 13.59 to 16.74)

肥満±過体重での減量は、QTｃ減少と関連　(mean difference −25.77 msec, 95% CI: −28.33–23.21) 、QT or QTc dispersionも同様 (mean difference of −13.46 msec, 95% CI: −15.60 to −11.32 i


結論：肥満±過体重は、有意にQTｃ、QT or QTC dispersion延長と有意相関し、減量にて有意減少する。

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QT間隔は、重篤なQT延長症候群などの遺伝的要素以外に、住民統計的指標や電解質、甲状腺疾患などの内分泌異常、高血圧・虚血性心疾患や薬剤などの他、有酸素性作業能力や身体活動量、筋力やバランス能力,歩行能力などの身体能力の低下が関与している
http://new.jhrs.or.jp/pdf/education/akiyamalecture14.pdf



肥満およびインスリン抵抗性に関連した高血圧や高インスリン血症などの因子がIGT患者>のQTc時間に影響を及ぼしている可能性が推定される
https://www.jstage.jst.go.jp/article/tonyobyo1958/42/9/42_9_769/_pdf

【自己学習】心電図問題：早期脱分極

この心電図問題を・・・
http://www.medscape.com/viewarticle/844888










End QRS Notching or Slurring in the Electrocardiogram Influence on the Definition of “Early Repolarization”
 Sijie Jacob Heng,  et. al.
J Am Coll Cardiol. 2012;60(10):947-948. doi:10.1016/j.jacc.2012.03.061
http://content.onlinejacc.org/article.aspx?articleid=1214577

最近まで、QRS　KnotchingやSlurringは良性所見とされてきたが、Haïssaguerreらが、特発性心室粗動206名生存者の早期脱分極パターン高頻度を報告。さらに、QRS 終末knotchin、Slurringの予後重要性を報告が見られる。


ただ、定義がはっきりしなかった部分があり、 STj amplitudeは下肢誘導（II,III,aVF)と外側脚誘導（I、aVL)誘導、前胸部外側誘導（V4-6)で測定

Classification of Waveforms With J-Point Elevation on the 12-Lead Resting ECG ECG = electrocardiogram

onQRSs = amplitude at the onset of a QRS slur
pkQRSn = amplitude of the peak of an end QRS notch
STj = ST junction

• Type 1 pkQRSn ≥0.1 mV and STj  ≥  0.1 mV and ST-segment upward sloping
• Type 2 pkQRSn ≥0.1 mV and STj  <  0.1 mV and STj < 0.1mV
• Type 3 onQRSs ≥0.1 mV and STj  ≥  0.1 mV and ST-segment upward sloping.
• Type 4 onQRSs ≥0.1 mV and STj   <  0.1 mV
• Type 5 No QRS notching or slurring and STj ≥0.1 mV and ST-segment upward sloping

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早期再分極症候群

2008 年のNew England Journal of Medicine誌の報告は特発性心室細動症例の中に早期再分極が不整脈発作に関係している症例が存在することを明らかにし，早期再分極症候群という新たな疾患概念が提唱された．特発性心室細動において早期再分極は様々な誘導で認められるが，その頻度は下壁誘導で高い．早期再分極は右側胸部誘導（V1〜V3誘導）において認めることもあり，特発性心室細動の一種であるBrugada症候群との鑑別が問題となる．

http://www.jmedj.co.jp/article/detail.php?article_id=17552

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接合部のノッチの存在が、この”other normal variant”と、”早期脱分極型”同じで、“other normal variant”と他の心筋炎・AMI殿鑑別はノッチの存在が重要

通常の｢早期脱分極｣と“other normal variant”違いは、
早期脱分極：ST部位Concave、T波Upright
“other normal variant”：ST部位Coved、T波inverted