Validierung eines neuen Tokographietransducers mit integriertem Photoplethysmographie-Sensor zur Bestimmung der maternalen Pulsfrequenz

Abstract

Hintergrund: Als wesentlicher diagnostischer Parameter zur Überwachung des Feten während Schwangerschaft und Geburt dient das Verlaufsmuster der kindlichen Herzfrequenz. Dieses wird routinemäßig im Rahmen der Kardiotokographie mittels Doppler-Sonographie-Verfahren aufgezeichnet und beurteilt. Hierbei kann fälschlicherweise anstelle der fetalen die maternale Herzfrequenz erfasst werden, woraus Fehleinschätzungen des kindlichen Befindes resultieren können. Folge sind unnötige ärztliche Interventionen einerseits oder aber neonatale Asphyxie bis hin zum Fruchttod andererseits. Bisher wird jedoch weitgehend auf eine kontinuierliche Ableitung der maternalen Herzfrequenz verzichtet, nicht zuletzt um Komforteinbuße und weitere Pathologisierung von Schwangerschaft und Geburt für die Patientin zu vermeiden.

Ziel: Evaluation eines modifizierten Tokographietransducers der Firma Philips Medizin Systeme GmbH im Rahmen der klinischen Routine, der mittels zweier integrierter Infrarotdioden kontinuierlich den maternalen Puls erfasst und diesen per Koinzidenzanalyse mit der fetalen Herzfrequenz vergleicht.

Methodik: Nach Einverständnis der Patientin wurde parallel zum Kardiotokogramm mit modifiziertem Tokographietransducer über 30 min thorakal ein Standard-EKG abgeleitet. Die Messdaten wurden nach Qualität und Quantität ausgewertet, wobei die Qualität definiert war als Grad der Übereinstimmung von abdominellem Pulssignal und Frequenz der EKG-Ableitung, die Quantität als Anteil der tatsächlichen Messzeit des Bauchpulssensors an der theoretisch möglichen. Um zu überprüfen, ob die Methode nur für ein bestimmtes Patientenkollektiv geeignet ist, wurden diese Zielgrößen zunächst für eine antepartale Referenzpopulation bestimmt und anschließend mögliche Einflussgrößen untersucht: BMI, Hautfarbe, Schwangerschaftsalter, maternale Lage und Besonderheiten der Bauchhaut im Bereich des Transducers. Zusätzlich wurde die Methode intrapartal ausgewertet. Ergebnisse: Die antepartale Referenzpopulation (n=89) zeigte eine mittlere Abweichung des abdominellen Pulssignals von 0,16 bpm (SD 2,12) vom Standard-EKG. Über jeweils 30 min Messzeit ergab sich eine mittlere Messqualität von 96,94 % (SD 3,23) mit einem 95%-Konfidenzintervall von 96,26-97,62 %. Die Messqualität der einzelnen Einflussgrößen lag entweder innerhalb dieses 95%-Konfidenzintervalls der Referenzpopulation oder wich nur geringfügig davon ab. Die intrapartalen Messungen (n=16) zeigten mit 92,42 % (SD 9,27) eine etwas verminderte mittlere Messqualität. Die Messquantität der Referenzpopulation lag im Mittel bei 86,13 % (SD 14,58) mit einem 95%-Konfidenzintervall von 83,06-89,21 %. Für die einzelnen Einflussgrößen ergaben sich Quantitätswerte, die innerhalb oder geringfügig oberhalb dieses 95%-Konfidenzintervalls lagen. Intrapartal lag auch die mittlere Messquantität mit 75,97 % (SD 19,27) deutlich unter der Quantität der antepartalen Referenzpopulation.

Schlussfolgerung: Die neue Methode der abdominellen Pulserfassung im Rahmen einer CTG-Aufzeichnung misst – unabhängig von den untersuchten Einflussgrößen – antepartal mit zuverlässiger Qualität und ausreichender Quantität die mütterliche Herzfrequenz. Dabei bietet sie durch die Integration im Tokographietransducer einen hohen Patientenkomfort. Intrapartal zeigte sich eine schlechtere Messqualität und quantität. Dies mag jedoch unter anderem der intrapartal größeren Bewegungsunruhe der kreißenden Patientin anzulasten sein, da in dieser Studie die Aufzeichung des abdominal gemessenen maternalen Pulses nicht verfolgt werden konnte und somit eine Lagekorrektur des Tokographietransducers bei Verschlechterung der Untersuchungsbedingungen ausblieb.

Background: The pattern of course of the fetal heart rate serves as an important diagnostic parameter for fetal monitoring during pregnancy and labour. In clinical routine it is continuously recorded and evaluated via doppler-sonography while tracing a cardiotocogram. By doing so, the maternal pulse can misleadingly be registered instead of the fetal heart rate, a bias that can lead to misinterpretation of fetal condition. Unnecessary medical intervention as well as neonatal asphyxia to the point of fetal demise can result as a consequence of this. To date, the continuous tracing of the maternal pulse isn’t extensively used, not least to avoid discomfort and further disease mongering of pregnancy and labour for the patient.

Aim: To evaluate a modified tocography transducer (Philips Medizin Systeme GmbH) in clinical routine, which continually registers the maternal pulse via two implemented infrared diodes. This signal is being compared with the fetal heart rate by coincidence analysis.

Methods: Having obtained the patient’s informed consent a standard thoracic ecg as well as a cardiotocogram using the modified transducer were being conducted simultaneously for a period of 30 minutes. Data was analysed regarding quality and quantity, in which quality was defined as the degree of accordance between abdominal pulse signal and the heart rate registered via the standard ecg, quantity as the fraction of actual measurement time of the abdominal sensor compared with the theoretically possible time, i. e. 30 minutes. These two command variables were primarily identified for an antepartal reference population and were then investigated with respect to possible actuating variables (BMI, skin colour, gestational age, maternal position while tracing and anomalies of the abdominal skin where the transducer was applied) to see, whether the method was only suitable for a specific population. Additionally the method was evaluated intra partum.

Results: The antepartal reference population (n=89) showed an average variation of the abdominal pulse signal of 0,16 bpm (SD 2,12) compared to the standard ecg. Looking at a tracing of 30 min the average measurement quality was 96,94 % (SD 3,23) with a 95 % confidence interval of 96,26-97,62 %. Quality of each of the reviewed actuating variables was located either within this 95% confidence interval or differed only marginally. The intra partum measurements (n=16) showed a reduced quality with an average of 92,42 % (SD 9,27). Tracing quantity of the reference population was 86,13 % (SD 14,58) on average with a 95 % confidence interval of 83,06-89,21 %. Concerning the reviewed actuating variables the average quantity lay within or faintly above this 95 % confidence interval. Intra partum, the average quantity was 75,97 % (SD 19,27) and therefore as well as the quality for this populations’ measurements considerably decreased compared to the antepartal reference population.

Conclusion: The evaluated new method to monitor the maternal pulse via an abdominal device while tracing a cardiotocogram registers the maternal heart rate – independent of any of the reviewed actuating variables – ante partum with reliable quality and sufficient quantity. It also offers a high degree of comfort to the patient with the device being integrated in the tocography transducer. The intra partum measurements showed decreased quality as well as quantity. This might inter alia be due to the relative restlessness of the patient being in labour, as in this study the tracing of the maternal pulse signal was not visible to the investigator and therefore a correction of the transducer position in the face of worse tracking conditions was impossible.