Ранняя диагностика гипоксии плода с помощью непрямой электрокардиографии

РАННЯЯ ДИАГНОСТИКА ГИПОКСИИ ПЛОДА С ПОМОЩЬЮ НЕПРЯМОЙ ЭЛЕКТРОКАРДИОГРАФИИ

С.В. Цуркан

Кафедра акушерства и гинекологии института последипломного образования Самарский государственный медицинский университет ул. Полевая, 81, 443096 Россия, Самара

С целью ранней диагностики гипоксии плода с использованием непрямой феталь-ной электрокардиографии разработан новый способ оценки его функционального состояния. Анализ вариабельности сердечного ритма основывался на применении различных методик математической обработки к последовательности значений длительности кардиоциклов. Вычислялись статистический диагностический показатель SDNN и геометрический диагностический показатель вариабельности сердечного ритма TINN. Анализ результатов клинических испытаний показал, что для здорового плода свойственна большая вариабельность сердечного ритма. Состояния гипоксии плода характеризуются низкой вариабельностью. При сравнении показателя SDNN для плодов первой и второй группы (16,17 ± 3,61 и 28,29 ± 9,18 мс соответственно) было выявлено статистически достоверное различие (p < 0,001).

Ключевые слова: плод, гипоксия, вариабельность сердечного ритма, электрокардиография.

Ранняя диагностика нарушений функционального состояния плода имеет важное практическое значение, поскольку позволяет своевременно выбрать адекватную акушерскую тактику по предупреждению перинатальной заболеваемости и смертности [1]. Определение состояния плода возможно путем регистрации параметров его сердечной деятельности, в частности сердечного ритма, который отражает процессы вегетативной регуляции в сердечно-сосудистой системе и организме плода в целом, позволяет оценить выраженность сдвигов симпатической и парасимпатической активности вегетативной нервной системы при изменении состояния плода [7].

Анализ исследований, предпринятых различными авторами в области диагностики состояния плода и новорожденного, дает основание полагать, что использование методов анализа вариабельности сердечного ритма является клинически приемлемым и многообещающим подходом при оценке защитно-приспособительных механизмов плода [5; 8]. Известно, что при развитии гипоксии плода повышается централизация управления ритмом сердца плода и снижается действие автономного контура регулировки, на-

растает напряжение регуляторных процессов с последующим их истощением. Ухудшение состояния плода сопровождается снижением вариабельности ритма сердца. Однако существующие инструментальные методики регистрации ритма сердца плода не могут обеспечить достаточную для методов анализа вариабельности точность измерения длительности кардиоциклов плода, поэтому необходимо совершенствовать существующие и разрабатывать новые методы регистрации параметров ритма сердца плода [3; 6].

Для регистрации сердечного ритма плода существует несколько видов систем фетального мониторинга. В электрокардиографических системах мониторинга осуществляется регистрация разности потенциалов, обусловленных биоэлектрической активностью сердца плода [2]. При использовании метода анализа вариабельности сердечного ритма применяются абдоминальные отведения электрокардиографии плода, поэтому мониторинг состояния плода может осуществляться во время беременности. Существенные преимущества абдоминальной электрокардиографии, такие как простота, безопасность, точность измерения длительности кардиоциклов плода, достаточная для применения методов анализа вариабельности сердечного ритма, возможность проводить длительную регистрацию сердечного ритма плода, позволяют рассматривать ее как наиболее перспективную методику регистрации параметров ритма сердца плода [9].

Цель исследования - разработать новый способ диагностики гипоксии плода с применением непрямой фетальной электрокардиографии.

Процедура обследования при помощи разработанной системы феталь-ного мониторинга включала: регистрацию биоэлектрической активности сердца плода в течение 5 минут. Для обследования беременная принимала положение лежа на спине, ноги полусогнуты в коленях. Три электрода накладывались на кардиальную линию, проходящую через точку, расположенную на пересечении 5-го межреберья с левой срединно-ключичной линией, и точку, расположенную по центру верхнего края лобкового симфиза. При этом первый электрод накладывался в точке равноудаленной от верхнего края лобкового симфиза и от пупка, второй электрод - на уровне пупка, а третий электрод - выше второго электрода, причем расстояние между вторым и третьим электродами выбиралось равным расстоянию между первым и вторым электродами.

Аппаратные средства фетального мониторинга включали многоканальный измерительный прибор биоэлектрической активности сердца и персональный компьютер. Последний работает под управлением программы «Мониторинг состояния плода», которая реализует функции диагностического блока и блока отображения информации.

Методы анализа вариабельности сердечного ритма основывались на применении различных методик математической обработки к последовательности значений длительности кардиоциклов с целью вычисления пока-

зателей вариабельности, отражающих степень напряженности регуляторных механизмов вегетативной нервной системы плода.

Определяли статистический диагностический показатель БОМК (стандартное отклонение длительностей кардиоциклов) - квадратный корень дисперсии значений длительности кардиоциклов. Так как величина под корнем эквивалентна общей мощности в спектральном анализе, то БОМК отражает все циклические компоненты вариабельности сердечного ритма:

SDNN =

IN

- NNm )2

N

где NN - значение длительности /-го КЦ;

ЫЫт - среднее значение длительности кардиоциклов;

N - размер выборки кардиоциклов.

БОМК является сглаженной величиной и поэтому слабо зависит от объема выборки данных, что позволяет повысить оперативность диагностики гипоксии плода при малых объемах регистрации.

Дополнительно вычисляли геометрический диагностический показатель вариабельности сердечного ритма ТГХК (треугольная интерполяция гистограммы распределения значений длительности кардиоциклов). Это ширина основания распределения, измеренная как основание треугольника, полученного при аппроксимации гистограммы распределения значений длительности кардиоциклов (по методу наименьших квадратов). Для вычисления значения ТГХК на оси времени задаются точки Т и Т2, после чего формируется мультилинейная функция q (¿), такая что:

q(t ) =

0, t < T1 AM, t = M. 0, t > T2

Значения T1 и T2 определяются из соотношения:

I(T, T2) = J (D(t) - q(t))2 dt ^ min ,

0

где D (t) - плотность распределения значений длительностей кардиоциклов. Величина TINN выражается как TINN = T2 - Ti.

Клинические испытания разработанного многоканального измерительного прибора биоэлектрической активности сердца плода в составе

системы фетального мониторинга и управления проведены на базе акушерского отделения № 20 городской клинической больницы № 1 им. Н.И. Пиро-гова г. Самары.

В ходе клинических испытаний было проведено комплексное обследование 25 беременных женщин, поступивших в родильное отделение на дородовую госпитализацию, и их новорожденных детей. Динамический фето-мониторинг осуществлялся ежедневно всем беременным в процессе подготовки к родоразрешению в акушерском стационаре. Состояние новорожденных оценивалось по шкале Апгар на 1-й и 5-й минутах жизни, и по рН-мет-рии пуповинной крови. Анализировалось течение раннего неонатального периода.

После родоразрешения обследованные пары мать - новорожденный были разделены на 2 группы сравнения:

- I группа - 18 беременных, у которых новорожденные родились с признаками внутриутробного страдания (основная группа);

- II группа - 7 женщин, у которых родились условно здоровые дети (контрольная группа).

При изучении паритета установлено, что в группах сравнения 89% беременных были в возрасте 20-30 лет. Осложненное течение беременности отмечалось у 58% беременных первой группы и 32% в контроле. Из патологических состояний, которые могли способствовать развитию стресса плода, наиболее часто встречались гестоз, анемия беременных и угроза прерывания беременности. Гестационный возраст новорожденных в обеих группах достоверно не различался и составил в среднем 39 недель.

Оценка функционального состояния новорожденного по шкале Апгар показала достоверное преобладание детей со среднетяжелой асфиксией в первой группе при сравнении со второй группой 7,2 ± 1,8 и 8,1 ± 0,8 (p < 0,05). Проведенная рН-метрия пуповинной крови новорожденных при рождении выявила преобладание умеренного метаболического ацидоза у детей в первой группе наблюдения (47,0 ± 6,2%). При сравнении данных значений с параметрами кислотно-основного состояния крови у новорожденных второй группы (12,2 ± 4,7%) были выявлены статистически достоверные различия (p < 0,001). Диагноз гипоксически-ишемического поражения ЦНС был поставлен новорожденным только из первой группы в 65% случаев.

Анализ результатов показывает, что для нормальных состояний плода свойственна большая вариабельность сердечного ритма: SDNN от 15 до 48 мс, TNNN от 50 до 150 мс. Состояния стресса плода характеризуются низкой вариабельностью сердечного ритма: SDNN от 10 до 20 мс, TNNN от 40 до 80 мс. (рис. 1). В данном примере среднее значение показателя SDNN для плода, характеризующегося нормальным состоянием, в 2 раза выше, чем для плода, испытывающего стрессовое состояние.

, - -VI тч^ ' ' ^ ^ ' V 7'Г -'гг1 ' ' V1 ""

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

40' / " \ / ------ '"-• _

30 - " ' /

100 1 1.1.1.1

О 50 100 150 200 250 300 350 400 450

150 - ' Г/=\ ' Г1!

/ \ Ъ

о-I-I--I--I--

0 50 100 150 200 250 300 350 400 450

а б

Рис. 1. Графики изменения длительности КЯ-интервалов, ТШК плода:

а - для обследованной из первой группы сравнения; б - для обследованной из второй группы сравнения

При сравнении показателя БОМК для плодов первой и второй группы (16,17 ± 3,61 мс и 28,29 ± 9,18 мс соответственно) было выявлено статистически достоверное различие (р < 0,001). Показатель ИМК оказался менее показателен (62,2 ± 20,3 мс и 77,9 ± 41,9 мс; р > 0,05).

Анализ зависимости чувствительности и специфичности от значения точки разделения для показателей ББКК и ИМК (граница разделения по группам) также показывает, что более высокими параметрами обладает показатель ББКК. За точку разделения выбрано значение 8БККр = 20мс и ТШКр = 65мс, при которых значение чувствительности и специфичности различаются незначительно (рис. 2). В этом случае чувствительность показателя ББКК составляет 92%, специфичность - 86%, для показателя Т1МК (БЕ = 60%, БР = 60%).

Сравнение диагностической и прогностической ценности общепринятых инструментальных методов обследования плода и результатов, полученных нами, показало адекватность разработанных средств мониторинга состояния плода.

По результатам клинических испытаний был реализован способ диагностики стресса плода во время беременности [4,8]. Способ заключается в наблюдении за изменением значения при уменьшении БОМК менее 20 мс диагностируется состояние гипоксии плода (патент РФ Ки 2 324 422 С2 «Способ диагностики гипоксии плода во время беременности»).

Использование предложенного способа позволяет достичь следующих результатов:

1. Повышается оперативность диагностики гипоксии плода, достигаемая при использовании малых объемов выборки значений длительности кардиоцик-

100. 98 96 94 92 90 88 86 84 82 80

Dse™ %

Dir %

.——

1 N / 2

/

\

ч s_

SDNNp, мс

100. 90 80 7060 50. 40 3020 10 0

Ds™N %

DiPN N %

1 2

У i

-1— 1 1

TINNp, мс

10

15

20

25

30

50

60

70

80

90

Рис. 2. Зависимость чувствительности (1) и специфичности (2) от значения точки разделения: а - б - ТВДКР

лов, путем применения показателя стандартного отклонения длительностей кардиоциклов, которое, как известно из теории статистической обработки данных, является сглаженной величиной, и поэтому слабо зависит от объема выборки данных.

2. Появляется возможность отслеживать быстрые изменения состояния плода путем использования малого объема выборки значений длительности кардиоциклов.

Простота осуществления диагностики стресса плода благоприятствует внедрению способа и делает его перспективным в плане широкого внедрения в практическое акушерство.

ЛИТЕРАТУРА

[1] Акушерство: Национальное руководство / Под ред. Э.К. Айламазяна, В. И. Кулакова, В.Е. Радзинского, Г.М. Савельевой. - М. Изд-во ГЭОТАР, 2008.

[2] Белянин Ф.А., Гуржин С.Г., Калакутский Л.И. Моделирование электрокардиосигна-ла в задачах фетального мониторинга // Биомедицинские технологии и радиоэлектроника. - 2006. - № 7. - С. 32-38.

[3] Белянин Ф.А., Калакутский Л.И., Калакутский В.Л. Критерии точности измерения длительностей кардиоциклов в системах мониторинга показателей вариабельности ритма сердца // Мед. техника. - 2005. - № 4. - С. 39-43.

[4] Гагаев Ч.Г., Дурандин Ю.М., Ермакова О.А., Кузенкова Т.В. Vasa praevia: антенатальная диагностика и акушерская тактика // Вестник РУДН. Сер. «Медицина. Акушерство и гинекология». - 2010. - № 5. - С. 27-30.

[5] Орлов В.И., Боташева Т.Л., Кузин В.Ф. и др. Кардиотокография и допплерометрия в современном акушерстве. - Ростов-на-Дону: Изд-во ЮНЦ РАН, 2007.

[6] Радзинский В.Е., Князев С.А. Костин И.Н. Акушерский риск. Максимум информации - минимум опасности для матери и младенца. - М.: Эксмо, 2009.

[7] Ушакова Г.А., Рец Ю.В. Регуляторные и адаптационные процессы в системе «мать-плацента-плод» при гестозе различной степени тяжести // Акуш. и гинек. - 2008. -№ 4. - С. 11-16.

[8] Цуркан С.В., Калакутский Л.И., Белянин Ф.А. Способ диагностики гипоксии плода во время беременности. Патент на изобретение № 2324422 от 20.05.2008.

[9] Jezewski J., Matonia A., Kupka T. et al. Fetal monitoring with online processing of electrocardiographic signals // IFMBE Proceedings. - 2005. - Vol. 11 (1). - P. 64-70.

EARLY DIAGNOSIS OF FETAL HYPOXIA WITH INDIRECT ELECTROCARDIOGRAPHY

S. Tsurkan

Department of Obstetrics & Gynecology Institute Postgraduate Education Samara State Medical University Polevaya Str., 81, 443096 Russia, Samara

For the purpose of early diagnosis of fetal hypoxia using the indirect fetal electrocardiography, the new way to assess its functional condition is developed. The analysis of heart rate variability based on the use of different methods of mathematical processing to the sequence of values of the duration of cardiac. Statistical diagnostic indicator SDNN and geometrical diagnostic indicator of variability of heart rate TINN were calculated. Analysis of clinical trial results showed a healthy fetus has larger heart rate variability. State of fetal hypoxia are characterized by low variability. When comparing SDNN for the fetus first and second group (16,17 ± 3,61 ms 28,29 ± 9,18 ms, respectively) showed a statistically significant difference (p < 0,001).

Key words: fetus, hypoxia, heart rate variability, electrocardiography.