Nachrichten 09.05.2017

Herzfrequenzmessung: Kardio-Apps haben Rhythmusstörungen

Bei Smartphone-Apps, die die Herzfrequenz messen, weicht das Messergebnis teilweise erheblich von einer als Standard definierten EKG-Messung der Herzfrequenz ab. Gute Apps erreichen bei der Frequenzmessung aber die Genauigkeit professioneller Pulsoxymeter.

Mobile Smartphone-Applikationen, die ohne zusätzliche Hilfsmittel – wie etwa EKG-Gurte – die Herzfrequenz messen, tun das in der Regel mit Hilfe der Photoplethysmografie, also mit einem optischen Verfahren.

Photoplethysmografie-Apps gibt es in zwei Varianten: Bei der Kontakt-Photoplethysmografie wird der Finger auf die Smartphonekamera gehalten. Das Blitzlicht wird von den Blutzellen pulsabhängig reflektiert, und die Schwankungen der Reflexion werden von der Kamera aufgezeichnet und ausgewertet. Die kontaktlose Photoplethysmografie arbeitet ähnlich, nur wird die Kamera wie beim Selfie vors Gesicht gehalten. Direkter Hautkontakt ist nicht nötig.

Wer ist so gut wie die Medizinprodukte?

Kardiologen aus Zürich und Berlin haben in einer Studie jetzt die Genauigkeit der Frequenzmessung von vier Apps bei 108 zufällig ausgewählten Probanden mit jener eines EKG-Monitors von Philips und eines Pulsoxymeters von Dräger verglichen. Zwei der vier Apps, „Instant Heart Rate“ (IHR, Version 3.0.1) und „Heart Fitness“ (HF, Version 2.0.3), nutzten die Kontakt-Photoplethysmografie, zwei weitere, nämlich „Whats My Heart Rate“ (WMH, Version 2.0) und „Cardiio“ (CAR, Version 2.0), die kontaktlose Photoplethysmografie.

Zwei unterschiedliche Telefone kamen zum Einsatz, ein iPhone 4 und ein iPhone 5. Für die Kontakt-Photoplethysmografie wurde die primäre, für die kontaktlose Photoplethysmografie (wie beim Selfie) die sekundäre Kamera genutzt. Die App-Messung erfolgt jeweils simultan mit der EKG-Messung und der Pulsoxymeter-Messung. 79 % der Patienten waren gemäß einem im Vorfeld angefertigten 12-Kanal-EKG im Sinusrhythmus, 10 % hatten Vorhofflimmern, 5 % einen Schrittmacherrhythmus und ein Patient hatte einen drittgradigen AV-Block mit Ersatzrhythmus.

Verfahren mit Hautkontakt haben die Nase vorn

In einem ersten Schritt bewerteten die Wissenschaftler die Qualität der oximetrischen Pulskurven der Apps. Als mindestens zufriedenstellend wurde die Qualität der Kurve bei 90 % der HF-Messungen und bei 86 % der IHH-Messungen bewertet. Die WMH-App und die CAR-App fielen mit 80 % und 69 % etwas ab.

Als nächstes wurde dann untersucht, wie gut die Ergebnisse des professionellen Pulsoxymeters mit jenen des EKG-Monitors korrelierten. Diese Korrelation war gut, der Korrelationskoeffizient betrug 0,92. Auch bei einer der beiden Apps, die mit Kontakt-Photoplethysmografie arbeiteten, waren die Korrelationen zum EKG-Monitor mit 0,96 sehr gut, nämlich bei der HF-App.

Bei den kontaktlosen Verfahren lagen die Korrelationskoeffizienten dagegen nur bei 0,62 (WMH) bzw. 0,60 (CAR), die IHR-App erreichte 0,83. Die kontaktlosen WMH- und CAR-Apps hatten vor allem bei höheren Herzfrequenzen ihre Probleme. Dort kam es typischerweise zu einer Unterschätzung der Frequenz. Auch bei niedriger Körpertemperatur häuften sich die Fehler.

Für die Autoren sprechen diese Ergebnisse nicht generell gegen die Smartphone-basierte Herzfrequenzmessung. Zumindest die HF-App schnitt insgesamt ähnlich gut ab wie das kommerzielle, als Medizinprodukt zugelassene Pulsoxymeter. Zudem gab es Hinweise für einen gewissen technischen Fortschritt: Apps auf einem iPhone 5 mit seiner besseren Kamera lieferten genauere Messungen als Apps auf einem iPhone 4.

Auch das schlechtere Abschneiden der beiden kontaktlosen Apps könnte mit der Kamera zu tun haben. Denn die für die kontaktlosen Messungen eingesetzten Sekundärkameras haben typischerweise eine geringere Auflösung als die für die Kontakt-Photoplethysmografie eingesetzten Primärkameras.

Qualitätsunterschiede sind für Laien nicht erkennbar

Hauptproblem ist für Senior-Autor Dr. Christophe Wyss von der Herzklinik Zürich die große Variabilität der Ergebnisse, die es Nichtfachleuten schwer mache, die Qualität einzelner Apps zu beurteilen: „Es gibt keine Gesetze, die es verpflichtend machen würden, solche Apps zu validieren, und damit keine Möglichkeit für Konsumenten, zu beurteilen, ob die Messungen genau sind.“ Wyss wies auch darauf hin, dass Apps, die mit Kontakt-Photoplethysmografie arbeiten, nicht automatisch gut seien müssten. Die Qualität hänge letztlich vom Algorithmus ab. 

Literatur

Coppetti T et al. Accuracy of smartphone apps for heart rate measurement. Eur J Prev Cardiol. 2017; doi: 10.1177/2047487317702044

European Society of Cadiology; Pressemeldung 3. Mai 2017; Consumers warned about accuracy of heart rate apps

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