Advanced

Fetal ECG waveform analysis for intrapartum monitoring

Amer-Wåhlin, Isis LU (2003)
Abstract (Swedish)
Popular Abstract in Swedish

Fosterövervakning under förlossningen är standard inom förlossningsvården. Målet är att identifiera avvikande händelser och då speciellt syrebrist hos fostret. Sedan början på sjuttiotalet har vågformsanalys av foster EKG studerats ur fysiologisk, klinisk och signal synpunkt. Vågformen hos ett EKG innehåller mer information än bara R-R intervallet i ett EKG dvs konventionellt kardiotokografi (CTG), genom att ge information om hjärtmuskelns förmåga att svara på förlossningsstress. I en stor randomiserad kontrollerad studie på tre svenska förlossningskliniker ( Lund, Malmö och Göteborg) har fosterövervakning skett med STAN 21® (Neoventa Medical AB, Göteborg, Sverige), en kombinerad CTG och EKG... (More)
Popular Abstract in Swedish

Fosterövervakning under förlossningen är standard inom förlossningsvården. Målet är att identifiera avvikande händelser och då speciellt syrebrist hos fostret. Sedan början på sjuttiotalet har vågformsanalys av foster EKG studerats ur fysiologisk, klinisk och signal synpunkt. Vågformen hos ett EKG innehåller mer information än bara R-R intervallet i ett EKG dvs konventionellt kardiotokografi (CTG), genom att ge information om hjärtmuskelns förmåga att svara på förlossningsstress. I en stor randomiserad kontrollerad studie på tre svenska förlossningskliniker ( Lund, Malmö och Göteborg) har fosterövervakning skett med STAN 21® (Neoventa Medical AB, Göteborg, Sverige), en kombinerad CTG och EKG apparat, som erbjuder automatisk tolkning av fostrets EKG. EKG signalen som tolkas bygger på 30 stycken accepterade EKG komplex och registreras genom en skalpelektrod på fostrets huvud. Studien jämförde övervakning med CTG enbart och CTG + foster EKG i samband med 4966 förlossningar. Förlossninsgsutfallet i form av antalet barn födda med syrebrist under nyföddhetstiden minskade med 54% i gruppen övervakad med CTG + foster EKG. Samtidigt minskade antalet operativa förlossningar (sugklocka, tång och kejsarsnitt) pga syrebrist med 19%. Även bland de nyfödda som krävde intensivvård under nyföddhetsperioden, var allvarliga komplikationer, såsom neuromuskulära symptom och kramper, mindre vanliga i gruppen övervakad med CTG + foster EKG. Vid oberoende genomgång av CTG och EKG registreringar efter studien, visades att ST analys av foster EKG var känsligare för syrebrist under förlossningen än CTG enbart. nder pågående studie gjordes en så kallad interimsanalys vid 1800 fall för att belägga hur vanligt syrebrist är och därmed bestämma hur länge studien skulle fortgå. Flera protokollbrott upptäcktes, då man underlåtit att ingripa trots att CTG varit avvikande och ST varnat eller där man ingripit vid ett avvikande CTG trots att ST varit normalt. Upprepad utbildning och audit av de egna fallen var nödvändiga under studiens gång för att undvika nya protokollbrott. Under studiens andra del (efter halvtidskontroll av förekomsten av barn med syrebrist) var skillnaderna större mellan grupperna än under den första delen. Denna studie har givit oss möjlighet att studera de faktorer som påverkar sjukvårdspersonal vid införandet av ny teknik/ny rutiner. I efterföljande experimentella försök med STAN 21 och microdialys teknik som möjliggör mätningar av ämnesomsättningen i olika vävnader i kroppen, har vi bekräftat att foster EKG svarar vid syrebrist och att denna reaktion kommer före utsöndringen av substanser i hjärnan som kan ha ett samband med hjärnskada. En vetenskaplig utvärdering av foster EKG som ny fosterövervakningsmetod vid förlossning har genomförts med laboratorieundersökningar, kliniska undersökningar och en stor randomiserad kontrollerad studie. Sammanfattningsvis pekar dessa studier på att ST analys av foster EKG minskar antalet barn som föds med syrebrist och därmed de komplikationer som kan följa på detta i form av neuromuskulära symptom och kramper. Den automatiska ST analysen är ett stöd i tolkningen av CTG så att antalet ingrepp på grund av osäkerhet kring CTG kan minska. (Less)
Abstract
Waveform analysis of the fetal electrocardiogram has been studied since the early seventies from both physiological, signal processing and clinical aspects. It has been found to contain more useful information than the mere detection of RR-intervals (fetal heart rate), e.g., the ST-segment giving evidence of the ability of fetal myocardium to respond to the stress of labor. In the Swedish RCT, STAN S21® was used to monitor 4966 labors either with cardiotocography (CTG) only or with CTG in combination with the ST waveform analysis of the fetal electrocardiogram. A computerized algorithm, the ST Log, was used to identify the qualitative changes in the ST waveform automatically. Metabolic acidosis in cord artery blood defined as pH < 7.05... (More)
Waveform analysis of the fetal electrocardiogram has been studied since the early seventies from both physiological, signal processing and clinical aspects. It has been found to contain more useful information than the mere detection of RR-intervals (fetal heart rate), e.g., the ST-segment giving evidence of the ability of fetal myocardium to respond to the stress of labor. In the Swedish RCT, STAN S21® was used to monitor 4966 labors either with cardiotocography (CTG) only or with CTG in combination with the ST waveform analysis of the fetal electrocardiogram. A computerized algorithm, the ST Log, was used to identify the qualitative changes in the ST waveform automatically. Metabolic acidosis in cord artery blood defined as pH < 7.05 and BDecf > 12 mmol/L, decreased with 54% in the CTG+ST group according to intention to treat analysis. The number of operative deliveries for fetal distress decreased by 19%. A blinded assessment of neonatal outcome revealed an improvement of Apgar score 1 and 5 min, need for intensive care and neonatal encephalopathy in the group monitored with CTG in combination with ST waveform analysis. Detailed evaluation of the CTG- and ST-traces of the fetuses with acidemia at birth and three controls for each from the randomized controlled trial gave a higher inter-observer agreement for ST analysis than for CTG alone. ST waveform analysis in combination with CTG increased the specificity in identifying fetal hypoxia without losing sensitivity and gave a more conform indication to intervene. Interim analysis during the trial revealed several protocol violations and therefore additional educational efforts were made. The experimental study on fetal lamb using microdialysis technique to monitor cerebral energy metabolites simultaneously with ECG recording confirmed earlier studies on the increase in T/QRS ratio with asphyxia. The increase preceded the liberation of excitotoxic transmitters and signs of cell membrane degradation. Thus, during clinical conditions, STAN monitoring should indicate fetal hypoxia before irreversible brain damage has occurred. ST analysis of the fetal ECG in combination with CTG, reduced the incidence of newborns with adverse outcome and concomitantly reduced operative interventions for fetal distress — it is ready for introduction into standard clinical practice (Less)
Please use this url to cite or link to this publication:
author
opponent
  • Prof Arulkumaran, Sabarantnam, Dept Obstetrics and Gynecology, St Georges Hospital, London
organization
publishing date
type
Thesis
publication status
published
subject
keywords
reproduction, Obstetrics, gynaecology, andrology, cerebral metabolism, microdialysis, implementation, fetal asphyxia, intrpartum monitoring, Fetal ECG, Cardiotocography, sexuality, Obstetrik, gynekologi, andrologi, reproduktion, sexualitet
pages
105 pages
defense location
24 May 2003
defense date
2003-05-24 10:15
ISBN
91-628-5683-9
language
English
LU publication?
yes
id
916fe1ba-acc7-42ed-bc28-29d598fc91a0 (old id 465696)
date added to LUP
2007-08-09 14:56:09
date last changed
2016-09-19 08:45:19
@phdthesis{916fe1ba-acc7-42ed-bc28-29d598fc91a0,
  abstract     = {Waveform analysis of the fetal electrocardiogram has been studied since the early seventies from both physiological, signal processing and clinical aspects. It has been found to contain more useful information than the mere detection of RR-intervals (fetal heart rate), e.g., the ST-segment giving evidence of the ability of fetal myocardium to respond to the stress of labor. In the Swedish RCT, STAN S21® was used to monitor 4966 labors either with cardiotocography (CTG) only or with CTG in combination with the ST waveform analysis of the fetal electrocardiogram. A computerized algorithm, the ST Log, was used to identify the qualitative changes in the ST waveform automatically. Metabolic acidosis in cord artery blood defined as pH &lt; 7.05 and BDecf &gt; 12 mmol/L, decreased with 54% in the CTG+ST group according to intention to treat analysis. The number of operative deliveries for fetal distress decreased by 19%. A blinded assessment of neonatal outcome revealed an improvement of Apgar score 1 and 5 min, need for intensive care and neonatal encephalopathy in the group monitored with CTG in combination with ST waveform analysis. Detailed evaluation of the CTG- and ST-traces of the fetuses with acidemia at birth and three controls for each from the randomized controlled trial gave a higher inter-observer agreement for ST analysis than for CTG alone. ST waveform analysis in combination with CTG increased the specificity in identifying fetal hypoxia without losing sensitivity and gave a more conform indication to intervene. Interim analysis during the trial revealed several protocol violations and therefore additional educational efforts were made. The experimental study on fetal lamb using microdialysis technique to monitor cerebral energy metabolites simultaneously with ECG recording confirmed earlier studies on the increase in T/QRS ratio with asphyxia. The increase preceded the liberation of excitotoxic transmitters and signs of cell membrane degradation. Thus, during clinical conditions, STAN monitoring should indicate fetal hypoxia before irreversible brain damage has occurred. ST analysis of the fetal ECG in combination with CTG, reduced the incidence of newborns with adverse outcome and concomitantly reduced operative interventions for fetal distress — it is ready for introduction into standard clinical practice},
  author       = {Amer-Wåhlin, Isis},
  isbn         = {91-628-5683-9},
  keyword      = {reproduction,Obstetrics,gynaecology,andrology,cerebral metabolism,microdialysis,implementation,fetal asphyxia,intrpartum monitoring,Fetal ECG,Cardiotocography,sexuality,Obstetrik,gynekologi,andrologi,reproduktion,sexualitet},
  language     = {eng},
  pages        = {105},
  school       = {Lund University},
  title        = {Fetal ECG waveform analysis for intrapartum monitoring},
  year         = {2003},
}