様々なスマートウォッチの、様々な不整脈検出

Digital Health
2024.12.27

スマートウォッチを用いた不整脈の検出に関する最近の研究は、心血管疾患の早期発見と管理において重要な役割を果たす可能性を秘めています。ここでは、2024年に発表された系統的文献レビューを基に、スマートウォッチの不整脈検出機能の現状とその臨床的意義について解説します。

スマートウォッチの進化と不整脈検出

スマートウォッチは、心拍数や心電図（ECG）を記録する機能を持つウェアラブルデバイスとして急速に普及しています。特に、Apple Watchはその機能性とユーザビリティから、心房細動（AF）などの不整脈の検出において最も広く使用されています。レビューによると、2019年から2023年までの研究において、スマートウォッチは758件の文献から57件が選定され、その中で心房細動に関する研究が多数を占めています。

心房細動は、欧州で55歳以上の8,800万の人々に影響を及ぼし、2060年には17,900万に増加すると予測されています。このような背景から、スマートウォッチによる不整脈の早期発見は、心血管疾患の予防と治療において重要な意味を持ちます。

スマートウォッチの性能

スマートウォッチの不整脈検出に関する研究では、特にApple Watchが高い感度と特異度を示しています。例えば、Apple Watch Series 4は、ECG異常を91%の感度と94%の特異度で検出できることが報告されています。さらに、心房細動の検出においては、90%以上の感度と特異度を持つことが確認されています。これにより、スマートウォッチは心房細動の早期発見において非常に信頼性の高いツールとなっています。

他のデバイス、例えばSamsung Galaxy WatchやFitbitも不整脈検出において一定の精度を持っていますが、Apple Watchが最も多くの研究で使用されていることから、その信頼性が際立っています。特に、心房細動の検出においては、Apple Watchが4479件のケース（コホート研究）で使用されており、他のデバイスと比較してもその使用頻度が高いことが示されています。

研究で使用されたスマートウォッチ

  • Apple Watch
    • 使用症例数: 4479件
    • 主に心房細動（AF）の検出に使用され、他の不整脈の検出にも広く利用されています。
  • Samsung Galaxy Watch
    • 使用症例数: 978件
    • 心房細動やその他の不整脈の検出に使用されています。
  • Withings
    • 使用症例数: 942件
    • ECG機能を持つモデルが心房細動の検出に利用されています。
  • Fitbit
    • 使用症例数: 360件
    • 心拍数のモニタリングに使用され、特定の研究で評価されています。
  • Garmin
    • 使用症例数: 223件
    • 心房細動の検出に関与しています。
  • Acer
    • 使用症例数: 116件
    • 特定の研究で心房細動の検出に使用されています。
  • Huawei
    • 使用症例数: 100件
    • ECG機能を持つモデルが心房細動やその他の不整脈の検出に利用されています。
  • Polar
    • 使用症例数: 24件
    • 一部の研究で心房細動の検出に使用されています。

これらのデータは、スマートウォッチを用いた心房細動やその他の不整脈の検出に関するコホート研究から得られたものであり、特にApple Watchが最も多くの症例で使用されていることが示されています。

不整脈の種類とその影響

スマートウォッチは、心房細動だけでなく、上室性頻拍（SVT）、心室頻拍（VT）、房室ブロックなど、さまざまな不整脈を検出する能力があります。これらの不整脈は、心血管系に深刻な影響を及ぼす可能性があり、特に心房細動は脳卒中のリスクを高める要因として知られています。

心房細動の患者においては、抗凝固療法が推奨されることが多く、スマートウォッチによる早期発見は、適切な治療を迅速に開始するための重要な手段となります。実際、スマートウォッチによる不整脈の検出は、患者が医療機関に早期にアクセスすることを促進し、結果として心血管イベントのリスクを低下させる可能性があります。

  1. 心房細動
    ・2023年までの研究では、心房細動が1294件の症例で記録されており、スマートウォッチがその検出において重要な役割を果たしています。スマートウォッチを用いた研究では、心房細動の検出精度が90%以上であることが多く、特にApple Watchが4479件のケースで使用されています。


    ケースレポートやケースシリーズにおいて、以下のように心房細動以外の不整脈に関しても報告があります。
  2. 上室性頻拍（SVT）:
    • 心房から心室への異常な電気信号によって引き起こされる。
    • 症例数: 13件
    • 使用されたデバイス: 主にApple Watch
    • 検出精度: Apple Watchは、SVTの検出において高い精度を示しており、特に長時間のエピソードにおいて90%以上の精度を持つことが報告されています。
  3. 心室頻拍（VT）:
    • 心室からの異常な電気信号によって引き起こされる。
    • 症例数: 7件 使用されたデバイス: 主にApple Watch
    • 検出精度: Apple Watchは、心室頻拍の検出においても高い感度を示し、特に緊急時の対応が重要です。具体的な数値は文献によって異なるが、感度は80%を超えることが多いとされています。
  4. 房室ブロック:
    • 心房と心室の間の電気信号の伝達が遅れるまたは遮断される状態。
    • 症例数: 5件
    • 使用されたデバイス: 主にApple Watch
    • 検出精度: 房室ブロックの検出においても、Apple Watchは高い精度を持ち、特に第三度房室ブロックの検出においては感度が高いとされています。具体的な数値は文献によって異なるが、感度は85%を超えることが多いです。
      コホート研究では49件の報告があります。
  5. 心房粗動（AFL）:
    • 心房が理エントリー回路により異常に速く収縮する状態で、心房細動と似ていますが、リズムがより規則的です。
    • 症例数: 3件
    • 使用されたデバイス: 主にApple Watch
    • 検出精度: 心房粗動の検出においても、Apple Watchは高い感度を示しており、特に心房細動との鑑別が重要です。感度は80%を超えることが多いとされています。
  6. その他の徐脈（Bradyarrhythmia）:
    • 心拍数が異常に遅くなる状態で、スマートウォッチによるモニタリングが有効です。
    • 症例数: 27件
    • 使用されたデバイス: 主にApple Watch
    • 検出精度: 徐脈の検出においても、Apple Watchは高い精度を持ち、特に心拍数が60 bpm未満の場合の検出において感度が高いとされています。具体的な数値は文献によって異なるが、感度は90%を超えることが多いです。

代表的なコホート研究

24件のコホート研究では、特に心房細動の検出が焦点となり、全体で1294例が記録されました。以下に主要な研究とそのポイントを挙げます：

  1. Seshadriらの研究（2019年、米国）
    • Apple Watchを使用した50人の患者で、心房細動の検出精度を検証。
    • AF患者における心拍数測定の相関係数は0.86と高い値を示しました。
  2. Hwangらの研究（2019年、韓国）
    • Apple Watch、Samsung Galaxy Gear、Fitbit Chargeを比較。
    • SVT誘発時の心拍数測定精度はApple Watchで100%、Samsungで90%、Fitbitで87%を記録。
  3. Plouxらの研究（2022年、フランス）
    • Apple Watch Series 4の心電図異常に対する感度91%、特異度94%を報告。
    • 心血管疾患の有無にかかわらず高い精度を示しました。
  4. Sequeiraらの研究（2020年、カナダ）
    • Apple Watch、Fitbit、Polarなど4つのデバイスを比較。
    • 短時間のSVT検出には精度が低下するが、長時間のエピソードではApple Watchが90%以上の精度を示しました。
  5. Lerouxらの研究（2022年、フランス）
    • 生後1週から16歳の小児110人を対象に検証。
    • 異常ECGの検出において感度84%、特異度100%を記録。
  6. Koshyらの研究（2018年、オーストラリア）
    • Apple WatchとFitbitを比較し、AF検出においてそれぞれ86%と87%の精度を確認。
  7. Abu-Alrubらの研究（2022年、フランス）
    • Apple Watch、Samsung Galaxy Watch、Withings Move ECGの3つを比較。
    • AF検出の感度はそれぞれ87%、88%、78%を記録。
  8. Mannhartらの研究（2023年、スイス）
    • 5つのスマートデバイスのAF検出を比較し、Apple Watchが感度85%、特異度75%で最も好評。
  9. Racineらの研究（2022年、カナダ）
    • Apple Watch のAF検出の感度88%、特異度98%を報告。
    • 未分類のECGを除外した場合の結果。
  10. Pengelらの研究（2022年、オランダ）
    • Withings ScanwatchがAF検出で100%の精度を示し、ケースの5%のみが解釈不能とされました。
  11. Pepplinkhuizenらの研究（2022年、オランダ）
    • Apple Watchで心房細動の感度93.5%、特異度100%を報告。
  12. Fordらの研究（2022年、オーストラリア）
    • Apple WatchとKardiaBandを比較。
    • Apple WatchのAF検出精度は93%、KardiaBandは94%でした。

不整脈の発生メカニズム

不整脈の発生メカニズムには、心筋の電気的活動に関与するさまざまな分子が関与しています。特に、心房細動は心筋細胞の電気的興奮の異常によって引き起こされることが多く、これはナトリウムチャネルやカルシウムチャネルの異常によるものです。これらのチャネルは、心筋の収縮やリズムを調整する重要な役割を果たしています。

最近の研究では、心房細動の発症に関連する遺伝的要因や、心筋のリモデリングに関与する分子経路が明らかになってきています。これにより、スマートウォッチによる不整脈の検出が、単なる心拍数のモニタリングにとどまらず、心筋の健康状態を評価するための新たな手段となる可能性があります。

臨床的意義と今後の展望

スマートウォッチによる不整脈の検出は、心血管疾患の管理において新たな可能性を提供しています。特に、心房細動の早期発見は、抗凝固療法の開始や、心血管イベントの予防に寄与することが期待されます。しかし、スマートウォッチの使用にはいくつかの課題も存在します。例えば、高心拍数時の精度低下や、デバイス間のばらつきが指摘されています。

今後の研究では、スマートウォッチの不整脈検出機能をさらに向上させるための技術革新が求められます。また、臨床現場での利用促進に向けたガイドラインの策定や、医療従事者と患者の教育も重要です。スマートウォッチが心血管疾患の予防と管理において果たす役割は、今後ますます重要になるでしょう。

結論

スマートウォッチは、心房細動をはじめとする不整脈の早期発見において、非常に有用なツールであることが示されています。高い感度と特異度を持つこれらのデバイスは、心血管疾患の予防と治療において新たな可能性を提供し、患者の健康管理に寄与することが期待されます。今後の研究と技術の進展により、スマートウォッチの臨床的な利用がさらに広がることが期待されます。

参考文献

Bogár, B.; Pető, D.; Sipos, D.; Füredi, G.; Keszthelyi, A.; Betlehem, J.; Pandur, A.A. Detection of Arrhythmias Using Smartwatches—A Systematic Literature Review. Healthcare 2024, 12, 892.

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