วิธีที่ 1 "Irregular Rhythm Notification" ผ่าน photoplethysmography (PPG) sensor ที่เห็นเป็นไฟสีเขียวหรือสีแดงกระพริบหลังตัวเรือนนาฬิกา การทำงานของ PPG sensor อาศัย light-emitting และ light-sensitive diodes ปล่อยแสง และจับการสะท้อนของเม็ดเลือดแดงที่กำซาบในหลอดเลือดฝอยบนผิวหนังหลังข้อมือ การใช้ LED-based sensor สิ้นเปลืองพลังงานน้อย และ system มีขนาดเล็กไม่ต้องอาศัย analogue-to-digital converter (ADC) ทำให้สามารถติดตั้งบนนาฬิกาข้อมือโดยไม่กินไฟมาก ทุกครั้งที่มีการกำซาบของเลือดในหลอดเลือดฝอยเครื่องจะอ่านว่าเป็นชีพจรหนึ่งครั้ง ระยะห่างระหว่างชีพจรถูกนำมาคำนวณเป็นอัตราเร็วของชีพจรเป็นกลไกที่นาฬิกาสามารถอ่านอัตราเร็วของหัวใจได้ โดยอาศัยหลักการที่ Atrial Fibrillation (AF) ทำให้ตรวจพบชีพจรไม่สม่ำเสมออย่างไม่มีรูปแบบ เมื่อ sensor จับระยะเวลาระหว่างชีพจรสองค่าที่ติดกัน และนำไปพล็อตลงบนพิกัดปวงกาเร่ poincaré ใช้แสดงความความสัมพันธ์ระหว่างจุดข้อมูลที่ต่อเนื่องกันในอนุกรมเวลา R-R ปัจจุบัน (n ) เทียบกับ R-R ถัดไปหนึ่งจังหวะ (n+1) เพื่อวิเคราะห์ลักษณะไม่เชิงเส้น และความไม่สม่ำเสมอในระบบพลวัตเรียกกราฟที่เกิดขึ้นว่า tachogram ในชีพจรปกติที่สม่ำเสมอ ค่าที่แตกต่างกันระหว่างสองชีพจรติดกันจะมีค่าค่อนข้างคงที่ แต่หากเป็น AF ค่าจะแตกต่างกันอย่างมีนัยสำคัญ เครื่องใช้การคำนวณ degree of dispersion ในการจำแนกความคงที่ นาฬิกาจะทำการสุ่มตรวจความสม่ำเสมอของชีพจรในขณะที่ผู้สวมใส่อยู่นิ่ง ๆ นาฬิการู้ได้จากการอ่านค่า accelerometer และ gyroscope ที่ฝังอยู่ในตัวเรือน หากตรวจ และพบ tachogram ที่สงสัยว่าเป็น AF หนึ่งครั้งเครื่องจะติดตามต่อเป็นอนุกรมตามอัลกอริทึมที่ตั้งไว้แตกต่างกันไปในแต่ละค่ายผู้ผลิต ก่อนจะแสดงผลบนหน้าจอให้ผู้สวมใส่ทราบว่ามี "Irregular Rhythm" สงสัย AF เพื่อให้ผู้สวมใส่ตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจอาจจะด้วยตนเองหากนาฬิกามีฟังก์ชั่นในการทำคลื่นไฟฟ้าหัวใจแบบ single lead หรืออุปกรณ์ตรวจคลื่นไฟฟ้าหัวใจแบบพกพาหรือไปตรวจที่โรงพยาบาล อัลกอริทึมของแต่ละค่ายผู้ผลิตอาศัยหลักการเดียวกันคือหากพบความผิดปกติจะทำการตรวจซ้ำติด ๆ กันหลายครั้งก่อนแสดงผลแจ้งผู้สวมใส่เพื่อลดผลบวกลวงยกตัวอย่างเช่น

Apple สุ่มตรวจเป็นเวลา 1 นาที ทุก 2 ชั่วโมง หากมีการเคลื่อนไหวก็จะทดต่อไปอีก 2 ชั่วโมงจนกว่าผู้สวมใส่จะอยู่นิ่ง เมื่อพบความผิดปกติที่สงสัย AF หนึ่งครั้ง นาฬิกาจะตรวจซ้ำโดยเปลี่ยนความถี่จากทุก 2 ชั่วโมงเป็นทุก 15 นาทีเช่นเดียวกันเมื่อมีการเคลื่อนไหวก่อนครบ 15 นาที ก็จะทดต่อไปอีก 15 นาที ทำทั้งหมด 6 ครั้ง หาก 5 ใน 6 ผิดปกติ และใช้เวลาจับ 6 ครั้งนั้นไม่เกินช่วงเวลา 48 ชั่วโมง นาฬิกาจึงจะแสดงผลให้ผู้สวมใส่ทราบว่ามี 'Irregular Rhythm" ถ้ามีการอ่านว่าปกติครั้งที่ 2 เกิดขึ้นก่อนจะครบอนุกรม 6 ครั้ง ระบบจะรีเซตกลับไปสุ่มตรวจทุก 2 ชั่วโมงตามเดิม

Huawei สุ่มตรวจเป็นเวลา 1 นาที ทุก 10 นาที นาฬิกาจะทำการแจ้งเตือนก็ต่อเมื่อ 10 tachograms ต่อเนื่องอ่านว่าผิดปกติ

Fitbit การสุ่มตรวจ tachogram 5 นาที เมื่อถึง 2.5 นาที หรือครึ่งทางอีก module จะเริ่มการจับ tachogram ในความยาว 5 นาที วิ่งคู่ขนานกันไป นาฬิกาจะแจ้งเตือนก็ต่อเมื่อ 11 tachograms ต่อเนื่องรวมกันจากทั้ง 2 module อ่านว่าผิดปกติ หากอ่านว่าปกติหรือสัญญาณอ่านไม่ได้ เนื่องจากคุณภาพของสัญญาณแม้เพียงครั้งเดียวรีเซตทันที นับหนึ่งใหม่

Irregular Rhythm Notification ที่ใช้ช่วยวินิจฉัย AF จากนาฬิกาที่ได้รับการตีพิมพ์ในวารสาร peer-reviewed และถือเป็น well-validated study ได้แก่

• Apple Heart Study N Engl J Med. 2019 Nov 14;381(20):1909-1917
• Huawei Heart Study J Am Coll Cardiol. 2019 Nov 12;74(19):2365-2375.
• Fitbit Heart Study Circulation. 2022 Nov 8;146(19):1415-1424.

หมายเหตุ ฟังก์ชั่นการแจ้งเตือน "Irregular Rhythm Notification" จากนาฬิกาไม่สามารถใช้ในการวินิจฉัย AF ได้ การแจ้งเตือนดังกล่าวสามารถเกิดขึ้นได้ในคนปกติที่ไม่ได้เป็น AF ระบบนี้เป็นอัลกอริทึมที่ถูกพัฒนามาเพื่อช่วยวินิจฉัย Paroxysmal AF ที่ไม่มีอาการให้เร็วขึ้น ใน protocol ของการศึกษาที่ตีพิมพ์ในวารสาร peer-reviewed เมื่อผู้สวมใส่ได้รับการแจ้งเตือนจะได้รับการติด single-lead ECG แบบพกพากลับบ้าน เพื่อตรวจค้นหา และวินิจฉัย AF โดยผู้ที่อ่าน และแปลผลคลื่นไฟฟ้าหัวใจคือแพทย์เท่านั้น

วิธีที่ 2 "คลื่นไฟฟ้าหัวใจ" โดยอาศัยการอ่านคลื่นไฟฟ้าหัวใจ modifed lead I จากผิวหนังที่ข้อมือกับนิ้วที่แตะบนตัวเรือน หรือสองนิ้วที่แตะบนตัวเรือนพร้อมกัน นาฬิกาจะบันทึกคลื่นไฟฟ้าหัวใจให้ดูแบบเรียลไทม์บนหน้าจอแสดงผลเป็นเวลา 30 วินาที อิงจากเกณฑ์การวินิจฉัย AF ที่ต้องตรวจพบ AF ต่อเนื่องเป็นเวลาอย่างน้อย 30 วินาที และบันทึกเก็บไว้เป็น pdf file บนโทรศัพท์ที่เชื่อมต่อกับนาฬิกา โดยนาฬิกาจะทำการอ่านแปลผลมาให้เลยว่าเป็น AF Sinus หรือ แปลผลไม่ได้ ข้อจำกัดคือ (1) เป็น lead เดียวที่เป็น modified lead I (2) artifact ที่มีผลต่อคุณภาพสัญญาณในการระบุ p wave และ (3) การอ่านผลทำโดยปัญญาประดิษฐ์ไม่ใช่แพทย์วินิจฉัย

หมายเหตุ การทำคลื่นไฟฟ้าหัวใจเป็นเวลา 30 วินาที โดยผู้สวมใส่ และอ่านผลโดยปัญญาประดิษฐ์ของนาฬิกายังไม่สามารถให้การวินิจฉัย AF ได้ ต้องให้แพทย์เป็นคนประเมินผู้ป่วยอ่านคลื่นไฟฟ้าหัวใจ และแปลผลเองเท่านั้นก่อนให้การวินิจฉัย AF

สนับสนุนข้อมูลโดย: นพ วิพัชร พันธวิมล อายุรแพทย์โรคหัวใจ อนุสาขาสรีระไฟฟ้าหัวใจ

ศูนย์หัวใจและทรวงอก โรงพยาบาลนวเวช