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Authors
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Abstract(s)
Although the use of cardiotocography monitoring in industrialized countries is widespread, and there is obviously an intimate relationship between the mother and the fetus during pregnancy, few studies have been published about the relationship between maternal heart rate (MHR) and fetal heart rate (FHR) during labor.
The main objective of this thesis was to explore whether combined analysis of MHR and FHR could improve maternal and fetal monitoring during labor.
To overcome the limitations and subjectivity of common visual analysis, we developed and validated a new computerized program for simultaneous MHR and FHR analysis based on a previously developed program for FHR analysis alone, supported in the International Federation of Gynaecology and Obstetrics (FIGO) guidelines for fetal monitoring (Chapter 2). Good to excellent computer-observer agreement and reliability were obtained, and the detection of MHR changes associated with labor progression were studied.
In fact, the morphologic similarity and sometimes coincidence between MHR and FHR, and the well-known possibility of misinterpreting the MHR as FHR, lead us to the assessment of an algorithm to detect and delete MHR-FHR ambiguities (Chapter 3). Improvements in FHR tracing analysis were obtained, with a significant increase of FHR signal loss of 1% and 6%, in cases with minor and major ambiguities, respectively, as well as a significant decrease in FHR decelerations.
Then, to accomplish our main objective, we explored the application of combined conventional (Chapter 4) and non-conventional (Chapter 5) computerized analysis of MHR and FHR recordings in the assessment of labor progression, fetal acidemia, and maternal-fetal attachment. With conventional analyses, the progression of labor was associated with a significant increase in MHR accelerations and FHR decelerations both in non-acidemic and acidemic fetuses (p<0.01). In acidemic fetuses, there was an increase in MHR-FHR correlations and differences in accelerations and decelerations with modest area under the ROC curve (auROC) results. With non-conventional analyses, the progression of labor was also associated with a significant increase in most MHR and FHR linear indices, whereas entropy indices decreased. The inclusion of MHR on bivariate analysis achieved sensitivity and specificity values of nearly 100% and 89.1%, respectively. These two studies represent the first combined MHR and FHR analysis in relation to labor progress and prediction of newborn acidemia.
Finally, to study an easier and alternative method of acquiring MHR signals, we explored the use of pulse oximetry using photoplethysmography (PPG) as an alternative method to electrocardiography (ECG) (Chapter 6). The study has evidenced PPG as an alternative for MHR acquiring signal and monitoring during labor, when appropriate MHR variability indices and reference ranges are used.
In conclusion, our exploratory studies suggest that combined MHR-FHR analysis may improve maternal-fetal monitoring during labor in several ways. More extensive studies are warranted.
Apesar da utilização frequente da monitorização cardiotocográfica nos países industrializados e da evidente relação entre a mãe e o feto durante a gravidez, são poucos os estudos publicados sobre a relação entre a frequência cardíaca materna (FCM) e a frequência cardíaca fetal (FCF), nomeadamente durante o trabalho de parto. O principal objetivo desta tese foi o de explorar a análise combinada da FCM e a FCF e analisar se esta poderia contribuir para uma melhor monitorização materna e fetal durante o parto. Para ultrapassar as limitações e subjectividade da análise visual, começamos por desenvolver e validar um novo programa computorizado para a análise combinada da FCM e FCF, com base num programa previamente desenvolvido para a análise da FCF isolada, segundo as orientações da FIGO para a monitorização fetal (Capítulo 2). Os resultados demonstraram uma boa a excelente concordância e fiabilidade computador observador e foram estudadas as alterações na FCM associadas à progressão do trabalho de parto. A semelhança morfológica e por vezes coincidência entre a FCM e FCF e a tão bem conhecida possibilidade de interpretar FCM como FCF, conduziu ao desenvolvimento de um algoritmo para detectar e excluir ambiguidades entre a FCM e a FCF (Capítulo 3). Obtivemos uma melhor classificação dos traçados de FCF, com um significativo aumento da perda de sinal da FCF, de 1% e 6%, em casos com menores e maiores ambiguidades, respectivamente, bem como uma diminuição significativa das desacelerações da FCF. Posteriormente e de forma a atingir o nosso principal objectivo, exploramos a aplicabilidade da análise combinada computadorizada convencional (Capítulo 4) e não-convencional (Capítulo 5) da FCM e FCF, na avaliação da progressão do trabalho de parto, acidemia fetal e vinculação materno fetal. A progressão do trabalho de parto foi associada a um aumento significativo de acelerações da FCM e desacelerações da FCF, tanto em fetos não-acidemic e acidemic (p < 0,01). Nos fetos acidémicos, houve um aumento de correlações da FCM-FCF e diferenças nas acelerações e desacelerações com resultados modestos abaixo da curva de ROC (auROC). Com a análise não-convencional, a progressão do trabalho de parto foi também associada a um aumento significativo da maioria dos índices lineares da FCM e FCF, e a uma redução dos índices de entropia. A inclusão da FCM na análise bivariada alcançou valores de sensibilidade e especificidade de quase 100 % e 89,1%, respectivamente. Estes dois estudos representam a primeira análise combinada da FCM e FCF na progressão do trabalho parto e predição da acidemia neonatal. Por último, com o intuito de estudar um método mais fácil e alternativo para aquisição do sinal materno, explorámos o uso da oximetria de pulso utilizando a fotopletismografia (PPG) como método alternativo da eletrocardiografia (ECG) (Capitulo 6). Os resultados mostram que a PPG pode ser considerada uma alternativa para a monitorização da FCM durante o trabalho de parto, quando são utilizados os índices apropriados de variabilidade da FCM, com uma adaptação adequada dos intervalos de corte. Em conclusão, os estudos exploratórios realizados sugerem que a análise combinada da FCM e FCF pode permitir, de várias formas, uma melhor monitorização materno-fetal durante o trabalho de parto. Contudo, estudos mais alargados são necessários.
Apesar da utilização frequente da monitorização cardiotocográfica nos países industrializados e da evidente relação entre a mãe e o feto durante a gravidez, são poucos os estudos publicados sobre a relação entre a frequência cardíaca materna (FCM) e a frequência cardíaca fetal (FCF), nomeadamente durante o trabalho de parto. O principal objetivo desta tese foi o de explorar a análise combinada da FCM e a FCF e analisar se esta poderia contribuir para uma melhor monitorização materna e fetal durante o parto. Para ultrapassar as limitações e subjectividade da análise visual, começamos por desenvolver e validar um novo programa computorizado para a análise combinada da FCM e FCF, com base num programa previamente desenvolvido para a análise da FCF isolada, segundo as orientações da FIGO para a monitorização fetal (Capítulo 2). Os resultados demonstraram uma boa a excelente concordância e fiabilidade computador observador e foram estudadas as alterações na FCM associadas à progressão do trabalho de parto. A semelhança morfológica e por vezes coincidência entre a FCM e FCF e a tão bem conhecida possibilidade de interpretar FCM como FCF, conduziu ao desenvolvimento de um algoritmo para detectar e excluir ambiguidades entre a FCM e a FCF (Capítulo 3). Obtivemos uma melhor classificação dos traçados de FCF, com um significativo aumento da perda de sinal da FCF, de 1% e 6%, em casos com menores e maiores ambiguidades, respectivamente, bem como uma diminuição significativa das desacelerações da FCF. Posteriormente e de forma a atingir o nosso principal objectivo, exploramos a aplicabilidade da análise combinada computadorizada convencional (Capítulo 4) e não-convencional (Capítulo 5) da FCM e FCF, na avaliação da progressão do trabalho de parto, acidemia fetal e vinculação materno fetal. A progressão do trabalho de parto foi associada a um aumento significativo de acelerações da FCM e desacelerações da FCF, tanto em fetos não-acidemic e acidemic (p < 0,01). Nos fetos acidémicos, houve um aumento de correlações da FCM-FCF e diferenças nas acelerações e desacelerações com resultados modestos abaixo da curva de ROC (auROC). Com a análise não-convencional, a progressão do trabalho de parto foi também associada a um aumento significativo da maioria dos índices lineares da FCM e FCF, e a uma redução dos índices de entropia. A inclusão da FCM na análise bivariada alcançou valores de sensibilidade e especificidade de quase 100 % e 89,1%, respectivamente. Estes dois estudos representam a primeira análise combinada da FCM e FCF na progressão do trabalho parto e predição da acidemia neonatal. Por último, com o intuito de estudar um método mais fácil e alternativo para aquisição do sinal materno, explorámos o uso da oximetria de pulso utilizando a fotopletismografia (PPG) como método alternativo da eletrocardiografia (ECG) (Capitulo 6). Os resultados mostram que a PPG pode ser considerada uma alternativa para a monitorização da FCM durante o trabalho de parto, quando são utilizados os índices apropriados de variabilidade da FCM, com uma adaptação adequada dos intervalos de corte. Em conclusão, os estudos exploratórios realizados sugerem que a análise combinada da FCM e FCF pode permitir, de várias formas, uma melhor monitorização materno-fetal durante o trabalho de parto. Contudo, estudos mais alargados são necessários.
Description
Keywords
Maternal heart rate recordings during labor Fetal heart rate recordings during labor . Obstetrícia
Citation
Pinto, P. C. S. (2017). Simultaneous computerized analysis of maternal and fetal heart rate recordings during labor.
Publisher
Faculdade de Medicina da Universidade do Porto