Minisympozjum: Monitorowanie płodu

Elektrokardiogram płodu podczas porodu

The fetal ECG in labour

Willem J. van Wijngaarden MRCOG, Lecturer/Honorary Senior Registrar, Department of Obstetrics and Gynaecology, University Hospital, Queen's Medical Centre, Nottingham NG7 2UH, Wielka Brytania. Tlumaczył Krzysztof Cedro, Redakcja językowa Mariusz Górnicz i Jolanta Kulik

WPROWADZENIE

INTRODUCTION

Uważa się, że śródporodowa zamartwica płodu jest przyczyną niskich wartości punktacji Apgar, rocznie u około 95 000 brytyjskich noworodków, wobec których konieczne jest podejmowanie określonych czynności resuscytacyjnych. Jest ona również przyczyną około 1600 porodów o czasie, w których odnotowuje się pH pępowinowej krwi tętniczej poniżej 7, 00, oraz 480 przypadków trwałej niewydolności narządowej, w tym encefalopatii hipoksemiczno-niedokrwiennej. ¹ Porażenie mózgowe będące skutkiem oddziaływania niekorzystnych czynników podczas porodu występuje z częstością 10-14% i odpowiada liczbie około 200 nowych przypadków odnotowywanych rocznie w Wielkiej Brytanii. Liczba ta nie uległa zmianie w ciągu ostatnich 30 lat pomimo wprowadzenia elektronicznego monitorowania stanu płodu (Electronic Fetal Monitoring - EFM). ²³

Intrapartum asphyxia is estimated to be responsible for some 95 000 infants born in the UK per year with low Apgar scores needing some form of neonatal resuscitation. 1600 term deliveries with an arterial umbilical pH below 7. 00 and 480 neonates who will develop end-organ failure including hypoxic-ischaemic encephalopathy. ¹ Cerebral palsy occurs as a result of adverse intrapartum events in 10-14% of cases and accounts for approximately 200 new cases in the UK per year, a number which has not changed over the past 30 years despite the introduction of electronic fetal monitoring (EFM). ^{2, 3}

ELEKTRONICZNE MONITOROWANIE STANU PŁODU

ELECTRONIC FETAL MONITORING

W 1906 roku udało się po raz pierwszy zarejestrować czynność elektryczną serca płodu (Fetal Electrocardiogram - FECG). Użyto w tym celu elektrod dopochwowych i umieszczonych na brzuchu, które podłączono do prostego galwanometru strunowego 4 Przez wiele lat trudności techniczne i różne względy praktyczne w rejestrowaniu i przetwarzaniu sygnału hamowały postęp badań nad FECG. Dopiero w latach sześćdziesiątych udało się przezwyciężyć trudności związane z rejestracją sygnału, wprowadzając elektrody umieszczone na skórze głowy płodu. Obliczając odstęp między załamkami R w zapisie FECG, można było monitorować czynność serca płodu (Fetal Heart Rate - FHR) w sposób ciągły. Pierwsze doniesienia wskazywały na przydatność ciągłego monitorowania stanu płodu w zmniejszaniu liczby zgonów śródporodowych i metody EFM weszły na stałe do praktyki klinicznej. ⁵

In 1906 the first fetal electrocardiogram (FECG) was obtained using abdominal and vaginal electrodes which were attached to a simple string gahanometer. ⁴ For many years technical and practical difficulties in signal acquisition and processing restricted research on the FECG. It was not until the 1960s that the problems with signal acquisition were overcome with the introduction of the fetal scalp electrode. By calculating the distance between the Rpeaks of the FECG, the fetal heart rate (FHR) could now be recorded continuously. Early reports suggested a potential for continuous fetal surveillance in the reduction of intrapartum fetal deaths and EFM was introduced to stay. ⁵

Niemniej jednak od momentu wprowadzenia EFM rozpoczęła się dyskusja nad dobrymi i złymi stronami tej metody, zwłaszcza pod kątem zabiegów wykonywanych podczas porodów i odległego rokowania w zależności od stanu noworodków. ⁶ Głównym problemem związanym ze stosowaniem EFM jest duża liczba zapisów nieprawidłowych, które jednak stosunkowo rzadko wiążą się z niekorzystnymi następstwami. Ponadto interpretacje zapisów EFM mogą bardzo się różnić. Ocenia się, że na podstawie nieprawidłowego zapisu EFM można przewidzieć obniżenie pH krwi zaledwie w 11 do 50% przypadków. ^{7, 8} Związek prognostyczny prawidłowego zapisu EFM z prawidłowym pH krwi wydaje się być znacznie wyższy, rzędu 98%. ⁸

However, since its introduction there has been much debatę about the benefits and disadvantages of EFM in terms of intrapartum intenention and long-term neonatal outcome. ⁶ A major problem with EFM is the abundance of 'abnormal' recordings with a relatively low incidence of abnormal outcome. Furthermore, the interpretation of EFM traces may vary greatly. As a result the ability of an abnormal EFM trace to predict a low pH is estimated to be as low as 11% and around 50% at best. ^{7, 8} The predictive value of a normal EFM trace for a nor mai pH is estimated to be much higher, up to 98%⁸

Analiza zbiorcza dziewięciu badań prospektywnych z losowym doborem pacjentów wykazała, że jedyną przewagą ciągłego monitorowania EFM nad powtarzanym co pewien czas osłuchiwaniem czynności serca płodu było zmniejszenie częstości występowania drgawek u noworodków. ⁹ Interwencje chirurgiczne, o podjęcii których decydowano na podstawie „nieprawidłowych" zapisów EFM, wykonywano do czterech razy częściej w porównaniu z grupami, w których funkcje życiowe płodu były monitorowane w sposób przerywany i do dwóch razy częściej w porównaniu z grupami, w których oprócz EFM wykonywano badania krwi pobranej ze skóry głowy płodu (Fetal Blood Sampling - FBS). W obserwacji odległej przeprowadzonej w jednym spośród dziewięciu wspomnianych badań stwierdzono, że w 4. roku życia rozwój neurologiczny w obu grupach był porównywalny. ¹⁰

A meta-analysis of nine prospective randomised trials showed the only benefit of EFM over intermittent auscultation to be a reduction in neonatal seizures. ⁹ Operative interventions, because of 'abnormal' EFM traces, w ere increased up to fourfold as compared to intermittent fetal monitoring alone and to twofold when fetal scalp blood sampling (FBS) was used as an adjunct to EFM. In a neurodevelopmental follow up study of children in one of these nine trials at 4 years of age, the long-term outcome in both groups was the same. ¹⁰

Ryc. 1. Pomiary wzmocnionego zapisu elektrokardiogramu płodu.

Fig. 1. Measurements on an enhanced FECG waveform.

Chociaż FBS jest użytecznym uzupełnieniem metod EFM, jednak informacje dzięki niemu uzyskane odzwierciedlają jedynie stan płodu w momencie pobierania krwi. W celu określenia kierunku zmian niezbędne jest zatem wykonanie co najmniej dwóch pomiarów. Co więcej, pobranie krwi jest niekiedy znacznie utrudnione lub wręcz niemożliwe, np. w sytuacji, gdy część przodująca znajduje się wysoko, lub gdy nie osiągnięte zostało jeszcze wystarczające rozwarcie. Powyższe ograniczenia metod EFM i FBS spowodowały poszukiwania innych, lepszych sposobów okołoporodowego monitorowania stanu płodów zagrożonych niedotlenieniem podczas porodu.

Although a welcome adjunct to EFM, FBS only provides information of a momentary naturę and at least two samples need to be taken to identify a trend. Furthermore, it can be difficult if not possible to obtain a sample, for instance when the presenting part is high or the cervix is not sufficiently dilated. The limitations of both EFM and FBS have led to a recognition of the need for better methods of intrapartum surveillance for those fetuses at risk of intrapartum hypoxaemia.

Ryc. 2. Wzmocnienie lub uśrednienie wyjściowego zapisu FECG.

Fig. 2 Enhancement or averaging of the raw FECG signal.

ELEKTROKARDIOGRAM PŁODU

THE FETAL ELECTROCARDIOGRAM

Jedynym parametrem spośród 72 000 kompleksów FECG rejestrowanych podczas 8-godzinnego porodu, który jest wykorzystywany w praktyce klinicznej, jest odstęp RR elektrokardiogramu. W przeciwieństwie do badań osób dorosłych, u których podejrzewa się chorobę wieńcową lub zwiększone zagrożenie okołooperacyjne, w chwili obecnej, w rutynowym badaniu stanu płodu nie jest stosowana ocena charakteru zapisu EKG. W miarę pokonywania trudności technicznych i organizacyjnych związanych z analizą FECG staje się obecnie możliwa ocena znaczenia większości załamków elektrokardiogramu charakteryzujących stan płodu w okresie okołoporodowym (ryc. 1).

Of the 72 000 FECG complexes produced in an 8 h labour it is only the RR interval of the FECG that is used in clinical practice. At present, ECG waveform analysis has no place in the routine assessment of well being infetuses, whilst it is a crucial test in any adult suspected to have cardiovascular problems or being an 'anaesthetic risk'. As the logistic and technical difficulties involved in FECG analysis are being overcome, it has now become possible to assess the value of the majority of FECG waveform parameters in the assessment of intrapartum fetal well-being (Fig. 1).

Elektrody umieszczone bezpośrednio na skórze głowy płodu umożliwiają wykrywanie zespołów QRS, mających wysoką amplitudę. Natomiast rzadko analizowane załamki P i T o niskiej amplitudzie nadal są często trudne do wyodrębnienia z szumów tła. Wprowadzono zatem do użytku metodę uśredniania i wzmacniania zapisu, co umożliwia odpowiednie uwidocznienie załamków P i T oraz wykonanie stosownych pomiarów (ryc. 2). Istotą tej techniki jest ciągłe „nakładanie" na siebie kolejnych rejestrowanych zespołów, wskutek czego powtarzające się regularnie załamki ulegają wzmocnieniu, a przypadkowe szumy tła zostają „odfiltrowane". W metodzie tej można uśredniać wszystkie impulsy zarejestrowane w pewnym przedziale czasu, można też zażądać, by ostatnie zarejestrowane załamki miały większy wpływ na ostateczny kształt zapisu niż załamki wcześniejsze (umożliwia to wykrycie przemijających zmian). W obu technikach można poddawać analizie zapis uzyskany w kolejnych oddzielnych przedziałach czasowych, można też analizować odcinki zapisu rejestrowanego w sposób ciągły.

Directly applied to the skin, a fetal scalp electrode allows for a relatively easy detection of large amplitude ORS complexes. However, low frequency P and T waves with smali amplitudes are still of ten buried in the background noise. To stabilize the signal and to bring the P and T waves out of the background noise so they can be measured, averaging or signal enhancement techniques have been developed (Fig. 2). The essence of these techniques is that by super-imposing FECG complexes on top of each other, repetitive data will be enhanced and non-repetitive data will be filtered out. This can be performed -with all complxes having the same influence on the resultant waveform or by weighting the average so that the last incoming signals will have the most influence, allowingfor transient changes to be registered. Both techniques may use consecutive separate blocks of complexes or moving windows.

ELEKTROFIZJOLOGIA

ELECTROPHYSIOLOGY

Elektrokardiogram jest zapisem wahań potencjałów czynnościowych komórek mięśnia serca zachodzących w kolejnych cyklach pracy. Depolaryzacja węzła zatokowo-przedsionkowego zachodzi w momencie, w którym powolna spoczynkowa depolaryzacja w komórkach rozrusznika osiągnie potencjał progowy, rozpoczynając gwałtowny napływ do komórek jonów Na⁺ i wypływ jonów K⁺. Zwiększenie się przepuszczalności błony komórkowej dla jonów Ca²⁺ powoduje powstanie „powolnego" dokomórkowego prądu wapniowego składającego się z trzech składowych i odpowiedzialnego za zaistnienie potencjału czynnościowego węzła zatokowego. ¹¹ Szybkość narastania głównej składowej prądu dokomórkowego, a więc także pośrednio częstość powstawania potencjałów czynnościowych, jest proporcjonalna do zawartości ATP w komórkach (mniejszej w warunkach niedotlenienia) oraz poziomu adrenaliny. Powstanie potencjału czynnościowego w obrębie węzła zatokowo-przedsionkowego jest zależne nie tylko od „wolnych" kanałów wapniowych, lecz także od stosunkowo niewrażliwych na niedotlenienie szybkich kanałów sodowych. ¹¹ Rozprzestrzenianie się potencjału czynnościowego powstałego w węźle zatokowo-przedsionkowym powoduje depolaryzację mięśnia przedsionków, co w zapisie EKG widoczne jest w postaci załamka P. Odstęp PQ odzwierciedla czas przewodzenia przez węzeł przedsionkowo-komorowy, natomiast zespoły QRS powstają wskutek depolaryzacji mięśnia roboczego komór serca. Zmiana potencjału odpowiadająca repolaryzacji przedsionków jest zwykle „schowana" w zespołach QRS, natomiast repolaryzacji komór odpowiada odcinek ST i załamek T. Kluczową rolę w tych procesach odgrywa aktywowana wewnątrzkomórkowymi jonami Ca²⁺ pompa sodowo-potasowa, której funkcjonowanie wymaga odpowiednich zasobów ATP.

The electrocardiogram is a record of fluctuations of the myocardial action potentials during the cardiac cycle. Depolarisation of the sino-atrial (SA) node occurs when the unstable declining membranę potential of the pacemaker cells reaches a trigger level at which there is a dramatic increase of NA ion influx and K+ ion efflux. The increase in membrane permeability to Ca²⁺ ions results in the 'slow' inward current of Ca²⁺ ions, which is responsible for the upstroke of the action potential in the SA node and consist of three components. 11 The speed of the most important of these three, and therefore the SA node conductance, is increased by ATP (which levels are reduced under anaerobic conditions) and adrenaline. The upstroke of the action potential in the atrio-ventricular (A V) node depends, apart from the 'slow' Ca²⁺ channels, on fast relatively oxygen insensitive Na channels. 11 Propagation of the SA node action potential causes atrial depolarisation, which is represented by the P wave in the ECG. The PR segment reflects the conduction time in the AV node and the QRS complex represents ventricular depolarisation. Atrial repolarisation is usually submerged in the ORS complex. The ST segment and T wave reflect ventricular repolarisation. Centralin these processes is the action of the Na+/K pump which is fuelled by ATP and activated by intracellular Ca²⁺

BADANIA NAD ELEKTROKARDIOGRAFIĄ PŁODU

FECG RESEARCH

Badania nad interpretacją zapisów FECG i ich związku z pogorszeniem się stanu płodu koncentrują się przede wszystkim na następujących dwóch składowych zapisu: zmianach morfologii odcinka ST i załamka T oraz nad zależnością odstępu PQ od częstości pracy serca płodu. W obu wiodących ośrodkach prowadzących te badania skonstruowano własne aparaty umożliwiające szybką, prowadzoną na bieżąco analizę FECG; nazwano je „STAN-alyser" (Cinventa, Szwecja) oraz „Nottingham FECG analyser" (Nottingham University, Wielka Brytania). System STAN-alyser został zaprojektowany specjalnie do badania zmian odcinka ST, lecz umożliwia także obliczenia odstępów PQ. Średni stosunek T/QRS jest drukowany co 2 minuty na zapisie KTG, jednocześnie z uśrednionym fragmentem FECG, dla weryfikacji jakości.

Research into the FECG waveform and its relation tofetal compromise has focused mainly on two aspects of the waveform, the morphology changes of the ST segment and T wave and changes in the PR interval-FHR relationship. The two main centres involved in FECG research have each developed their own fast on-line real-time FECG analysers, the 'STAN-alyser' (Cinventa, Sweden) and the 'Nottingham FECG analyser' (Nottingham University, UK). The STAN-alyser system is specifically designed to measure ST waveform changes but can also calculate the PR time interval. An average T/QRS ratio is printed every 2 min on a CTG printout along with a print of the current averaged FECG complex for quality control.

Nottingham FECG analyser dokonuje co 2 sekundy pomiarów osiemnastu parametrów zapisu FECG jednocześnie (dotyczących zarówno morfologii załamków, jak i odstępów między nimi) i zachowuje je w pamięci do późniejszej analizy retrospektywnej. Każdy z tych parametrów może być wyświetlany na bieżąco w czasie rzeczywistym, jednocześnie z nieopracowanym i/ lub uśrednionym zespołem PORST (ryc. 3).

The Nottingham FECG analyser measures eighteen aspects of the FECG waveform simultaneously (morphology as well as time interval) at 2 s intervals which are stored in the system s memory for retrospective analysis. Any of these can be displayed on-line in real-time on a VDU screen along the raw and/or the averaged waveform during labour (Fig. 3).

ODCINEK ST I ZAŁAMEK T

THE ST SEGMENT AND T WAVE

Ekstrapolacja zmian morfologii odcinka ST rejestrowanych u osób dorosłych, występujących podczas epizodów niedotlenienia mięśnia serca stała się podstawą do badań nad zmianami odcinka ST obserwowanymi u płodów z hipoksją. W przeciwieństwie do depolaryzacji, repolaryzacja komórek mięśnia serca jest procesem czynnym, wymagającym dostarczenia odpowiedniej energii. Morfologia odcinka ST zależy zatem od stanu metabolicznego poszczególnych obszarów mięśnia. Wpływ na nią wywierają także substancje zmieniające czynność pompy sodowo-potasowej oraz kierunek rozchodzenia się fali depolaryzacji. ¹² Zmniejszenie sprawności pompy sodowo-potasowej powoduje wypływ potasu z komórek, czemu towarzyszy zmiana potencjału błonowego i uniesienie odcinka ST w zapisie EKG.

ST waveform changes occur during episodes of myocardial hypoxaemia in adults and extrapolation of these changes to the hypoxaemic fetus forms the background of ST waveform studies. Repolarisation as opposed to depolarisation of the cardiac ventricles is an active and energy requiring process. The morphology of the ST waveform is therefore dependent on the local metabolic status and substances influencing the Na⁺/K⁺ pump and the sequence of ventricular depolarisation. ¹² Reduced efficiency of the Na⁺/K⁺ pump causes potassium release which is accompanied by a change in membrane potential and elevation of the ST segment.

Pomiary ilościowe załamków T są często wyrażane w postaci stosunku amplitud T/QRS, co pozwala na wyeliminowanie wpływu zmian wzmocnienia zapisu. Czułość tego parametru, umożliwiająca wykrywanie zaburzeń stanu płodu, została wykazana w badaniach na ciężarnych owcach - w miarę zmniejszania zużycia tlenu przez zwierzęta, stosunek T/QRS w zapisie EKG płodu ulegał zwiększeniu, a kwasica i zwiększenie się stężenia mleczanów we krwi płodów świadczyły o przestawieniu metabolizmu na tor beztlenowy ¹³.

Quantitative measurements of the T wave are commonly expressed as the T/QRS ratio to eliminate changing amplification factors. The potential of the T/QRS ratio in the detection of fetal compromise was shown when an increasing T/QRS ratio was seen during the reduction of the maternal oxygen intake in sheep, which was accompanied by fetal acidosis as a result of an increase of blood lactate levels, indicating a switch to anaerobic metabolism. ¹³

Ryc. 3. Wygląd monitora aparatu Nottingham FECG analyser. Każdy z ośmiu parametrów może być wyświetlany w czasie rzeczywistym w którymkolwiek z dwóch górnych okien, w których powyżej przedstawiono wyjściowy zapis FECG (po lewej) i zapis wzmocniony (po prawej). Zmiany dowolnych czterech parametrów w ciągu ostatnich 20 minut mogą także być wyświetlane w postaci ruchomego wykresu w oknie w dolnej części ekranu (na rycinie przedstawiono tylko przebieg Conduction lndex).

Fig. 3 VDU display of the Nottingham FECG analyser. Any eight measurements can be displayed in real in any two top windows where currently the raw waveform (left) and the enhanced waveform (right) are displayed. Any four measurements can also be displayed as a graph in the 20 min moving window at the bottom of the screen where presently only the Conduction index is displayed.

Badania metabolizmu mięśnia serca u płodów owczych przeprowadzone metodą powtarzanych biopsji epikardialnych wykazały, że podczas niedotlenienia poziom glikogenu, fosfokreatyny, ATP i mleczanów ulega zmianom, m. in. obniża się poziom substancji wysokoenergetycznych. Zaburzeniom w pracy układu krążenia towarzyszy zmniejszenie amplitudy załamka T. ¹⁴ Zmiany morfologii odcinka ST rejestrowano w czasie wyrzutów adrenaliny podczas niedotlenienia oraz po podaniu we wlewie beta-sympatykomimetyku -izoprenaliny. ¹⁵ U dojrzałych płodów owczych zaobserwowano ścisły związek pomiędzy poziomem adrenaliny w surowicy a stosunkiem T/QRS, podczas gdy u płodów niedojrzałych związek ten nie był tak silny, a stosunek T/QRS zwiększał się w mniejszym stopniu. ¹⁶ Podanie propranololu, leku blokującego receptory adrenergiczne beta, zapobiega zmianom ST podczas umiarkowanej hipoksji, natomiast nie miało takiego wpływu w przypadku głębokiego niedotlenienia (pO₂ < 1, 5 kPa). Występowanie obserwowanych zmian może być zatem uwarunkowane większą liczbą czynników, a nie tylko podwyższonym poziomem adrenaliny. ¹⁵

Myocardial metabolism studies in fetal lambs with repeated epicardial surface biopsies showed glycogen, creatinine-phosphate, ATP and lac tate levels to change during hypoxia with a decrease in the high energy substances, which was associated with a decrease in the Twave amplitude when signs of failing cardiovascular functions occurred. ¹⁴ ST waveform changes occur with adrenaline surges during hypoxia and with the administration of isoprenaline, a beta-sympatheticomimetic. ¹⁵ A strong correlation between plasma adrenalinę levels and the T/QRS ratio was seen in mature, but not in immature fetal sheep, which displayed a much less elevated T/QRS ratio. ¹⁶ Propanolol, a beta-adrenoreceptor blocker, was found to inhibit ST waveform changes during moderate, but not during marked hypoxia (pO2 < 1. 5 kPa) and therefore adrenaline alone may not be solely responsible for the changes observed. ¹⁵

W badaniach nad płodami owczymi z założonymi na stałe elektrodami stwierdzono także, że zmiany morfologii załamka T pojawiają się jednocześnie z uwalnianiem adrenaliny, nie zależą natomiast od obniżającej się zawartości tlenu. ¹⁷ Obserwowany związek zmian ST ze stężeniem mleczanów świadczy o tym, że zmiany pojawiają się w momencie przestawienia się metabolizmu płodu na tor beztlenowy.

In studies on chronically instrumented fetal sheep T wave changes occurred simultaneous to adrenaline release but not with a decrease in the oxygen content. ¹⁷ The correlation with lactate levels found suggest that ST waveform changes occur when the fetal myocardium switches to an anaerobic metabolism.

W najnowszych pracach doświadczalnych przeprowadzonych na zwierzętach, w których badano zmiany morfologii odcinka ST podczas niedotlenienia, uzyskano jednak sprzeczne rezultaty. W największym z opublikowanych dotychczas badań, przeprowadzonym na 47 przewlekle zakaniulowanych owcach, które poddawano okresom głębokiego niedotlenienia, nie stwierdzono związku między stosunkiem T/QRS a parametrami biochemicznymi. W podsumowaniu pracy uznano zatem, że wartość T/QRS jest złym wskaźnikiem stanu płodu. ¹⁸

More recent animal work on ST waveform changes during fetal hypoxaemia is, however, contradictory. In the largest animal study reported to date comprising some 47 chronically cannulated lambs which were subjected to profound levels of hypoxaemia, no correlation between the 77 QRS ratio and fetal biochemical status was found and it was concluded that the T/QRS ratio is a poor predictor of fetal compromise. ¹⁸

Zwiększony stosunek T/QRS rejestrowany podczas porodu obserwowano natomiast u noworodków urodzonych z niską punktacją Apgar oraz w czasie trwania zaburzeń pracy serca. ^{19, 20} Niemniej jednak w dwóch badaniach przeprowadzonych na kobietach ciężarnych z prawidłowym przebiegiem ciąży i w jednej pracy dotyczącej ciąż wysokiego ryzyka nie stwierdzono związku między występowaniem asfiksji urodzeniowej a stosunkiem T/QRS. ^{21, 22, 23} Co więcej, zwiększony stosunek T/QRS był wyraźnie mniej czułym wskaźnikiem kwasicy płodu podczas porodu, niż nieprawidłowe zapisy EFM. ²⁴

Increased intrapartum T/QRS ratios have been observed in newborns with low Apgar scores and abnormal FHR patterns have been seen to be accompanied by an increased T/QRS ratio. ^{19, 20} However, in two human observational studies on normal pregnancies and one on high risk pregnancies, no relation between birth asphyxia and the T/QRS ratio was found. ^{21, 22, 23} Furthermore, a raised T/QRS ratio was found to have a considerably lower detection rate for fetal acidaemia during labour than a pathological EFM recording. ²⁴

Przyczyna rozbieżności przedstawionych wyników jest jak dotąd niejasna. Stosunek T/QRS podczas prawidłowego porodu podlega znacznym wahaniom (10, 15, 18-26 i 20%), a zdefiniowanie w różny sposób linii izoelektrycznej (przed załamkiem P lub w odcinku PQ) w poszczególnych systemach analizy również może wpływać na stwierdzone różnice. ^{21, 25}

The reason for these different findings is as yet unclear. The T/QRS ratio varies substantially throughout normal labour (10%, 15%, 18-26% and 20%), and the setting of the isoelectric line (pre-P wave or PR segment) may be a further contributing factor when different systems are used. ^{21, 2S}

RANDOMIZOWANE BADANIE PROWADZONE W PLYMOUTH

THE PLYMOUTH RANDOMISEDTRIAL

W tym badaniu, wykorzystującym dane o przebiegu nieco ponad 2400 porodów, porównywano częstość interwencji zabiegowych i stan noworodków, gdy poród był kontrolowany za pomocą samej analizy EFM oraz gdy był monitorowany metodą analizy morfologii odcinka ST w połączeniu z EFM. ²⁶ Wykazano, że częstość wykonywania analiz krwi pobieranej ze skóry głowy płodu (Fetal Blood Sampling - FBS) w grupie porodów monitorowanych przy wykorzystaniu analizy morfologii odcinka ST była wyraźnie mniejsza, chociaż liczba przypadków wymagających przeprowadzenia FBS nie różniła się w sposób statystycznie znamienny. Liczba porodów, w których na podstawie wyniku FBS podjęto decyzję o wykonaniu zabiegu operacyjnego, była podobna w obu podgrupach, co wskazuje na porównywalną czułość obu metod w wykrywaniu zaburzeń pH krwi pobieranej ze skóry głowy płodu. Częstość wykonywania zabiegów operacyjnych z powodu podejrzenia zagrożenia płodu była znamiennie wyższa w grupie porodów monitorowanych za pomocą EFM. W grupie tej częściej stwierdzano nieprawidłowe zapisy EFM, natomiast patologiczne wyniki FBS występowały w obu grupach z podobną częstością. Wynika z tego, że częstsze podejmowanie decyzji o przeprowadzeniu zabiegów operacyjnych opierało się tylko na interpretacji badania EFM. Omawiany program nie przyniósł zatem rozstrzygających wyników. Nie było pewne, czy omawiane przypadki zostały wykryte dzięki analizie morfologii odcinka ST; nie stwierdzono także, czy podjęcie decyzji o przeprowadzeniu zabiegu rzeczywiście zapobiegło dalszemu pogarszaniu się stanu płodu. Prawdopodobnie tak nie było, gdyż częstość występowania niewielkiego stopnia kwasicy była w obu grupach prawie identyczna. Wydaje się zatem, że używanie systemu STAN-alyser upewnia personel kliniczny co do prawidłowego wyglądu zapisu, natomiast nie zwiększa czułości wykrywania zagrożenia płodu.

This trial comprised just over 2400 labours and compared interoention and neonatal outcome in those labours monitored by 'EFM analysis alone' with 'ST waveform analysis in conjunction with EFM'. ²⁶ The results showed a significant reduction in the total numbers of FBSs carried out in those patients monitored in the ST analysis group although the number of patients requiring an FBS did not differ signiflcantly. The numbers of operative deliveries for an abnormal FBS were similar in both groups indicating similar sensitivities of the tests to detect an abnormal scalppH. The operative intervention rate for presumed fetal distress was signiflcantly higher in the EFM group, which had a signiflcantly higher proportion of abnormal EFM recordings but a similar incidence of abnormal FBS results, indicate a signiflcantly higher intervention rate in the EFM group for presumed fetal distress based on EFM interpretation only. There was a trial which was not statistically significant. It was not clear that these cases were actually identified by ST analysis and that intervention prevented further deterioration. As the incidence of mild acidosis was almost identical in the two groups, this would not appear to be the case. It would therefore seem that thepresence of the STAN-alyser system reassures the clinical staff on the normality of a trace but does not add any features to improve on the detection of fetal compromise.

ZALEŻNOŚĆ ODSTĘPU PQ OD CZĘSTOŚCI PRACY SERCA PŁODU

THE PR INTERVAL - FHR RELATIONSHIP

U prawidłowo utlenowanych płodów, zdrowych dzieci i dorosłych podczas wysiłku fizycznego stwierdza się odwrotnie proporcjonalną zależność między długością odstępu PQ i wartościami FHR. ^{27, 26, 29} W wielu badaniach przeprowadzonych zarówno na zwierzętach, jak i w obserwacjach klinicznych opisywano zmianę tej zależności podczas epizodów niedotlenienia i zwalniania się czynności serca płodu (ryc. 4). Skrócenie odstępu PQ w okresach deceleracji, które - jak się uważa, odbywają się za pośrednictwem aktywacji nerwu błędnego, jest ważnym zjawiskiem, pomagającym zrozumieć patofizjologiczne podstawy zmian parametrów czasowych elektrokardiogramu płodu. Ponieważ węzeł przedsionkowo-komorowy w warunkach fizjologii inaczej zachowuje się pod wpływem stymulacji przywspółczulnej, uważa się, że zwolnienie FHR spowodowane jest niedotlenieniem, a skrócenie PQ wynika z wpływu zwiększonego stężenia amin katecholowych, które uwalniane są w związku ze stresem powodowanym hipoksją. ²⁷

Normoxaemic fetuses, healthy children and exercising adults display an inverse relation between the PR interval and the FHR. ^{27, 28, 29} A number of human and animal studies have reported on the changing relationship between the PR interval and FHR during decelerations and fetal compromise (Fig. 4). The shortening of the PR interval during decelerations which are thought to be vagally mediated is a crucial finding in the understanding of the pathophysiology of the FECG time interval changes. As it is in contradiction to how the AV node responds toparasympathetic stimuli, it is more likely that under these conditions the FHR falls as a result of hypoxia and the PR interval shortens as a result of an increase in catecholamine levels associated with hypoxic stress. ²⁷

Ryc. 4. Stosunek odstępów PQ do częstości pracy serca płodu zmienia się w sposób charakterystyczny dla stanu normoksemii przechodzącej w hipoksemię.

Fig. 4 Second PR-interval and heart rate values displaying the typical change in their relationship from a normoxaemic to an hypoxaemic state.

Wytłumaczeniem dla zmian stosunku odstępu PQ do FHR obserwowanych podczas niedotlenienia płodu jest odmienny wpływ hipoksemii na węzły: zatokowy i przedsionkowo-komorowy. ²⁷ Wolne kanały wapniowe wrażliwe na zmiany prężności tlenu są odpowiedzialne za powstawanie potencjałów czynnościowych w obrębie węzła zatokowo-przedsionkowego oraz częstotliwość, z jaką potencjał błonowy osiąga wartość progową dla depolaryzacji, a więc od działania kanałów wapniowych zależy częstość pracy serca. Natomiast odstęp PQ powstaje w wyniku opóźnienia przewodzenia impulsów przez węzeł przedsionkowo-komorowy, w którym potencjał czynnościowy zależy nie tylko od działania wolnych kanałów wapniowych, ale także od szybkich, stosunkowo niewrażliwych na niedotlenienie kanałów sodowych. ¹¹ Niedotlenienie niedużego stopnia powoduje zwiększenie poziomu adrenaliny w surowicy krwi. Stymulacja adrenergiczna powoduje zarówno przyspieszenie czynności serca płodu, jak i skrócenie odstępu PQ. Odwrotnie proporcjonalny stosunek FHR do PQ pozostaje więc bez zmian. Jednak narastające niedotlenienie wpływa na czynność wolnych kanałów wapniowych zlokalizowanych w węźle zatokowo-przedsionkowym i zmniejsza ich wrażliwość na adrenalinę: częstość pracy serca płodu ulega zwolnieniu. W tym stadium zaburzeń prężność tlenu nie wpływa na pracę szybkich kanałów sodowych i zwiększony poziom adrenaliny w dalszym ciągu powoduje skrócenie odstępu PQ. W rezultacie związek między PQ i FHR zmienia się z odwrotnie na wprost proporcjonalny. ²⁷

An explanation for this changing PR interval-FHR relationship duringfetal compromise is the different response of the sino-atrial node and the atrio-ventricular node to hypoxaemia. ²⁷ Slow oxygen-sensitive calcium channels are responsible for the action potentials in the SA node, their frequency of reaching firing threshold levels and, as a conseauence, the heart rate. The PR time interval is determined by the delay of action potential propagation in the AV node. The upstroke of the action potential in the AV node depends, apart from the 'slow' Ca channels, on fast relatively oxygen-insensitive Na channels. 11 Mild hypoxaemia induces an increase in adrenalinę levels. This increase in sympathetico-adrenergic activity -will increase the FHR and shorten the PR interval and result in a continuation of their negative relationship. Further hypoxaemia, however, will affect the slow oxygen dependent calcium channels of the SA node and reduce their sensitivity to adrenaline: the FHR will drop. At this stage the fast sodium channels of the AV node are not affected by the reduction in available oxygen and the increased levels of adrenalinę will continue to shorten the PR interval. As a result, the PR-FHR relationship will change from negative to positive. ²⁷

Obserwacje przeprowadzone u ludzi wykazały, że zmiana stosunku PQ do FHR z odwrotnie na wprost proporcjonalny (zwłaszcza utrzymująca się przez ponad 20 minut) u płodów podczas porodu wiąże się z kwasicą stwierdzaną po urodzeniu. ²⁷ W badaniach przeprowadzonych na przewlekle kaniulowanych owcach wykazano, że zmiany omawianego stosunku występują równolegle z gromadzeniem się w organizmie płodu charakterystycznych dla metabolizmu beztlenowego mleczanów, z szybkością co najmniej 5 mmol/30 min²⁷. Na opisywane zmiany FECG nie wpływało zablokowanie potencjalnych odruchów parasympatycznych atropiną ani podawanie izoprenaliny w warunkach normoksemii. Chociaż spostrzeżenia te były zgodne z wynikami innych prac eksperymentalnych na płodach owczych, potwierdzenie tych zmian u niedotlenionych płodów podczas porodów u ludzi nastąpiło stosunkowo niedawno. ³¹ Wyniki wspomnianego powyżej badania uzyskano na płodach owczych podłączonych na stałe do aparatury. Stwierdzono zmiany morfologii odcinka ST związane z niedotlenieniem, przemawiające wybitnie za bezpośrednią rolą tlenu jako czynnika wpływającego na funkcjonowanie układu przewodzącego, niezależnie od autonomicznego układu nerwowego, baro- i chemoreceptorów. Wynika z tego przydatność monitorowania stosunku PQ do FHR dla oceny stanu płodów.

Human observational studies have shown that a changing PR interval-FHR relationship from negative to positive in fetuses during labour, is associated with acidaemia at birth, in particular if the changed relationship is sustained for 20 min or longer. ²⁷ In experiments on chronically canmdated sheep it was shown that this changing relationship occurred simultaneous to the fetal accumulation of lactate, a marker of anaerobic metabolism, at a rate of at least 5 mmol/lper 30 min. ²⁷ Blocking a possible parasymphatetic reflex with a premedication of atropine did not abolish these FECG changes nor did the administration of isoprenaline change the relationship under normoxic circumstances, Although these findings were similar to those ofother acute experiments on fetal sheep, ³⁰ confirmation of these changes under conditions seen during fetal compromise in human labour was only reported recently. ³¹ The results of that study on chronically instrumented fetal sheep, in which the ST waveform changes in relation to hypoxaemia, ¹⁸ strongly support the direct role of oxygen as a separate mediator in cardiac conduction besides the autonomic nervous system, baroreceptors and chemoreceptors, and therefore the potential of the PR interval-FHR relationship in fetal monitoring.

Obserwacje przeprowadzone u ludzi wykazały, że jeżeli wielokrotność wartości odchyleń standardowych wartości FHR i odstępów PQ, wyrażona jako odsetek całkowitego czasu trwania zapisu (porodu) przekraczała 2 dodatnie odchylenia standardowe, wiązało się to znamiennie z kwasicą stwierdzaną po urodzeniu. ³² Ponieważ ten stosunek (Ratio lndex) obejmuje dane uzyskane podczas całego porodu, wydaje się on być wskaźnikiem pogarszania się stanu płodu w długim przedziale czasu. W przeciwieństwie do tego, tzw. wskaźnik przewodzenia (Conduction lndex - Cl), będący współczynnikiem korelacji (Pearsona) odstępu PQ* i wartości FHR, uważa się za odzwierciedlający świeże epizody pogarszania się stanu płodu dla okresów dłuższych niż 20 minut.

Observational studies in humans showed that if the multiplication of the standard deviate values of the FHR and PR interval expressed as apercentage of total recording (labour) time exceeded 2 positive standard deviations, this was significantly related to acidosis at birth. ³² As this calculation ('Ratio Index') incorporates data of the whole labour, it would appear to be an indication of chronic fetal deterioration. This is unlike the 'Conduction lndex' which is the Pearson 's correlation coefficient of the PR* interval and the FHR and thought to reflect deterioration of a more recent if positive for longer than 20 min.

Odstęp PQ definiuje się w piśmiennictwie angielskim jako PR interval. Przyp. tłumacza.

W badaniu retrospektywnym przeprowadzonym przy użyciu aparatu „Nottingham FECG analyser" wykazano, że wykorzystując dwa parametry FECG (wskaźnik stosunku - Ratio lndex i wskaźnik przewodzenia - Conduction lndex) w połączeniu z interpretacją zapisu kardiotokograficznego (KTG), można zmniejszyć częstość występowania niespodziewanej kwasicy okołoporodowej o 50% (pH tętniczej krwi pępowinowej < 7, 15) i częstość zbędnego badania krwi płodów o 60%, bez jednoczesnego zwiększenia częstości porodów zabiegowych. ³²

A retrospective study using the 'Nottingham FECG analyser' indicated the use of two FECG parameters ('Ratio Index' and 'Conduction Index') in conjunction with CTG interpretation, could have reduced unsuspected acidosies at birth by 50% (arterial umbilical pH < 7. 15) and unnecessary fetal blood sampling by 60% without an increase in the assisted delivery rate. ³²

WIELOOŚRODKOWE BADANIA Z NOTTINGHAM

THE NOTTINGHAM MULTICENTRE TRIAL

Obecnie jest prowadzone wieloośrodkowe badanie prospektywne z losowym doborem pacjentek, dotyczące monitorowania śródporodowego, w którym porównywana jest analiza parametrów czasowych zapisu FECG w połączeniu z EFM z monitorowaniem wyłącznie techniką EFM. Oceniane parametry FECG to Ratio Index i Condudion Index. Zakończono już pierwszą część badania, obejmującą 214 porodów; wykazano znamienne zmniejszenie liczby wykonanych badań krwi płodu w tej grupie bez niekorzystnego wpływu na przebieg porodu. ³³ Prawdopodobieństwo wykonania badania krwi płodu w grupie monitorowanej wyłącznie metodą EFM było 3, 5 raza większe (p < 0, 01) od prawdopodobieństwa wykonania tego badania w grupie monitorowanej za pomocą FECG + EFM; 1, 5 raza mniejsze było także prawdopodobieństwo stwierdzenia nieprawidłowego wyniku (pH < 7, 25, zasób zasad < -8, 0, p=0, 05) w grupie „tylko EFM". Stwierdzono ponadto tendencję do częstszego występowania niespodziewanej kwasicy z pH tętniczej krwi pępowinowej < 7, 15 oraz zasobem zasad < -8, 0 i większą liczbę porodów zabiegowych wykonanych z powodu podejrzewania niedotlenienia płodu w grupie monitorowanej wyłącznie metodą EFM, w porównaniu z grupą monitorowaną łącznie EFM i FECG. Autorzy pracy konkludują, że dołączenie analizy FECG do standardowego monitorowania przebiegu porodu za pomocą EFM może znamiennie zmniejszyć liczbę wykonywanych podczas porodów badań krwi płodów i jednocześnie zwiększyć ich znaczenie prognostyczne, bez negatywnego wpływu na „wynik" porodu.

A multicentre prospective randomised intrapartum monitoring trial comparing 'FECG time interval analysis in conjunction with EFM 'with 'EFM-alone' is currently underway. The FECG parameters used are the Ratio Index and the Conduction Index. The first part of the trial comprising 214 labours is completed and showed a significant reduction in the number of cases having an FBS performed without an increase in adverse outcome. ³³ The chance of having had an FBS carried out in the EFM alone group was three and a half times higher (P < 0. 01) than in the EFM plus FECG group and one and a half times less likely to be abnormal (pH < 7. 25, Base Excess < -8. 0) (P = 0. 05). There was a trend of more infants with an arterial umbilical pH < 7. 15 and a Base Excess < -8. 0 at birth being unsuspected, and more instrumental deliveries for presumed fetal distress being performed in the EFM alone than in the EFM plus FECG group. It was concluded that, during labour, the addition of FECG analysis to comentional EFM can reduce the number of parturients undergoing fetal scalp blood sampling significantly and simultaneously increase its efficiency without an increase in adverse outcome.

Obecnie realizuje się drugą część badania, mającą na celu porównanie w obu odmiennie monitorowanych grupach liczby noworodków urodzonych z objawami niedotlenienia, takimi jak: zaburzona gospodarka kwasowo-zasadowa, niższa ocena Apgar czy zaburzenia neurologiczne. Planowane jest także przeprowadzenie oceny rozwoju neurologicznego po dłuższym okresie obserwacji.

The secondpart of this trial is currently on-going and aims to compare the number of infants born -with signs of intrapartum compromise in both groups such as abnormal acid-base balance, Apgar scores and neonatal neurological disorders by the mode of monitoring used. Long-term neurodevelopmental follow-up studies are being planned.

ZABURZENIA PRZEWODZENIA

CARDIAC CONDUCTION DEFECTS

Spotykane u dorosłych zaburzenia przewodzenia impulsów wewnątrzsercowych spowodowane niedokrwieniem, pobudzeniem nerwu błędnego i zaburzeniami elektrolitowymi zostały opisane w wielu pracach. Utrudnienie przepływu krwi przez pępowinę i następcze pobudzenie nerwu błędnego u zwierząt doświadczalnych prowadzi, jak zaobserwowano, do zaburzeń przewodzenia impulsów elektrycznych w sercu. Nie można jednak w tych eksperymentach wykluczyć wpływu niedotlenienia na przewodzenie wewnątrzsercowe. ³⁵ Zaobserwowano ostatnio odwracalne zaburzenia przewodzenia (odwrócenie załamków P i blok przedsionkowo-komorowy trzeciego stopnia) pojawiające się podczas głębokich deceleracji zmiennych w trakcie porodu. ³⁶ Chociaż wiele epizodów deceleracji wywoływanych jest za pośrednictwem nerwu błędnego, jednak te związane z całkowitym blokiem przedsionkowo-komorowym świadczą raczej o wpływie ostrego niedotlenienia na pęczek Hisa. Zjawisko to może być pomocne w odróżnieniu deceleracji spowodowanych pobudzeniem parasympatycznym od związanych z niedotlenieniem płodu. ³⁶

In adults, cardiac conduction defects during ischaemia, vagal stimulation and electrolyte imbalance have been extensively described. Umbilical cord occlusion and subsequent vagal stimulation in animals has been observed to lead to myocardial conduction defects although during these experiments hypoxic influences could not be ruled out. ³⁵ Recently, reversible cardiac conduction defects (inversion of the P wave and third degree atrio-ventricular block) have been observed during severe variable decelerations during labour. ³⁶ Although many decelerations are vagally mediated, those associated with complete atrio-ventricular heartblock suggest the effect of acute hypoxia on the bundle of His. This may be an aid to distinguish between vagally induced decelerations and those associated -with fetal compromise. ³⁶

WNIOSKI

CONCLUSIONS

Postępy w technologii przetwarzania danych spowodowały, że analiza elektrokardiogramu płodu stała się wartościowym uzupełnieniem metod monitorowania stanu płodu podczas porodu. Stwierdzono, że podczas niedotlenienia pojawiają się zmiany odstępów czasowych i zmiany morfologii zapisu płodowego EKG. Wykorzystanie zmian stosunku załamków T i zespołów QRS do wykrywania niedotlenienia płodu wydaje się kontrowersyjne. Zmiany odstępów czasowych (stosunek odstępu PQ do częstości pracy serca płodu) wydają się natomiast miarodajne i powtarzalne. Zanim jednak ocena zmian w elektrokardiogramie płodu będzie mogła być rutynowo stosowana do wykrywania zagrożenia niedotlenieniem podczas porodu, konieczne jest potwierdzenie przydatności tej metody w trwających obecnie i planowanych badaniach klinicznych. Uwzględnienie zmian FECG podczas deceleracji może zwiększyć czułość EFM.

Advances in micro-processing technology has made fetal ECG analysis into a feasible adjunct to fetal surveillance. Time interval and morphology changes of the FECG occur during fetal hypoxia. The use of T/QRS changes in the detection of fetal compromise during labour would appear to be controversial. Time interval changes (the PR-FHR relationship) would appear to be robust and reproducible. The utilisation of changes in the FECG to detect a fetus at risk of intrapartum asphyxia awaits validation in terms of both further and on-going clinical trials before implementation into routine clinical practice. Recognition of FECG changes during decelerations may improve the sensitivity of EFM.