Was ist ein „pathologisches” CTG ?

Zusammenfassung

Hintergrund: Fetale Herzfrequenz (FHF)-Muster unter der Geburt sind schwer beurteilbar; bisher ist es nicht gelungen zu definieren, wodurch ein ,pathologisches‘ CTG charakterisiert ist. Die rechnergestützte Analyse der FHF mit dem WAS-Score, einer Weiterentwicklung des Q-CTG, ermöglicht eine neue, hoch sensible Bewertung der FHF; Ziel war es, mit diesem Instrumentarium eine plausible Definition eines ,pathologischen‘ CTG zu finden.

Methodik: Die FHF der jeweils letzten 30 min von 475 Feten, die alle vaginal geboren worden waren, wurden elektronisch aufgezeichnet. Der WAS-Score wurde berechnet und mit dem pH-Wert im Nabelarterien (NA)-blut in Beziehung gesetzt. So konnten Sensitivität und Spezifität des CTG berechnet und ROC-Analysen durchgeführt werden. Diese statistischen Begriffe wurden methodisch als Definitionskriterien herangezogen.

Ergebnisse: Was-Score und pH_NA-Werte sind (in dieser Stichprobe) normal verteilt: sie liegen im Mittel bei 2,78±0,81 und 7,263±0,064. Der Korrelationskoeffizient r zwischen den beiden Variablen beträgt 0,657, P<<0,0001. Bei Verwendung der Mittelwerte beider Parameter liegt die Sensitivität des CTG für die Vorhersage einer Azidämie (hier also pH=7,263) bei 72% und die falsch negativ Rate (FNR) bei 28%; gleiches gilt für die Spezifität und die falsch positiv Rate (FPR). Mit sinkendem pH_NA nimmt die Vorhersagekraft der FHF allerdings stetig zu d. h. die Sensitivität nimmt zu (die FNR(%) nimmt also ab) und die Spezifität fällt ab (und die FPR(%) steigt an). Bei einem WAS-Score von 1,816 und einem Schwellen-pH-Wert von 7,122 wird die FNR(%) des CTG erstmals null und die Sensitivität (Vorhersagekraft) damit 100%. Die FPR beträgt dann aber immer noch 10,7%. Genau an dieser Stelle wird die Grenze zwischen einem ,pathologischen‘ (WAS-score ≤1,816) und einem normalen CTG (WAS-score >1,816) gezogen. Diese Score-Grenze könnte auch als Indikation für eine Mikroblutgasanalyse (MBU) dienen. Neugeborene mit einem per definitionem (p. d.) normalen CTG (N=417) haben dann folgende Werte: pH_NA=7,275±0,055, pCO₂=52,3±7,9 , BE _Ecf,oxy.=−3,0±2,3, sO₂=24,9±12,3; Azidoserisiko=0%; APGAR 1 min<7: 0,96%. Neugeborene mit einem p. d. pathologischen CTG (N=58) dagegen: pH_NA=7,178±0,066, pCO₂=62,6±9,6 mmHg und BE _Ecf,oxy.=–5,4±2,6 mmol/l; die fetale Sauerstoffsättigung beträgt 18,3±12,0% und das Azidoserisiko liegt dann bei 6,9%. Keines dieser 58 Neugeborenen war schwer deprimiert (APGAR 1 min≤3). Nimmt man die falsch positiven Fälle aus der Gruppe der Feten mit p. d. pathologischem CTG (s. o.) heraus so verbleiben 10 Fälle (die echt positiven) mit folgendem Resultat: pH_NA=7,084±0,053, pCO₂₌71,8±10,7, BE _Ecf,oxy.=−8,4±2,0, sO₂=20,2±14,5 und Azidoserisiko=44,4%. Auch keines dieser Kinder war schwer deprimiert (APGAR 1 min: ≤3) aber 3 waren bereits mäßig stark beeinträchtigt (APGAR 1 min<7); der APGAR 5 min<7 betrug 0% . Es muss auch eine untere ,CTG-pathologie‘-Grenze geben, die mit der Schädigungsgrenze für reife Neonaten nicht identisch sein darf: Diese Grenze liegt für das CTG beim reifen Kind bei einem WAS-Score von 0,630 und einem Schwellen-pH_NA-Wert von 7,075.

Schlussfolgerungen: Durch eine neuartige, sensible, rechnergestützte CTG-Analyse (Name: Q-CTG der II Generation) und Verwendung der Begriffe Sensitivität, Spezifität, FPR und FNR gelingt es eine plausible Definition eines ,pathologischen‘ CTG's zu formulieren und klinisch zu verifizieren. Damit entfällt jede Subjektivität in der CTG-Beurteilung; darüber hinaus kann die wichtige Stellung der MBU in der fetalen Überwachung erstmals klarer umrissen und begründet werden.

Abstract

Background: Sub partu foetal heart-rate (FHR) patterns are difficult to evaluate. Until now we have no numerical criteria to reliably define what is a non-reassuring or even a ‘pathological’ FHR tracing. Computer-aided FHR analysis using the new WAS score offers the unique opportunity to assess numerical boundaries for these definitions.

Methods: Direct FHR tracings of 475 foetuses, all delivered by the vaginal route, were recorded electronically and the last 30 min of each tracing were used for computation of the WAS score. The WAS score refers to FHR frequency, microfluctuation, and oscillation amplitude per minute. Acid-base and blood-gas analyses were performed in blood of the umbilical artery (UA) and vein (UV) immediately post partum. pH_UA and the WAS score were correlated (r) and the 4 variables sensitivity, specificity, the false positive rate (FPR) and the false negative rate (FNR) were determined. ROC plots for different threshold pH_UA values were performed.

Results: pH_UA and the WAS score are normally distributed: mean pH_UA=7.263±0.064 and mean WAS score 2.78±0.81, respectively. The correlation coefficient, r amounts to 0.657, P<<10⁻⁴. Using the mean pH_UA and the mean WAS score leads to a sensitivity and specificity both of 72% with an FPR and FNR both of 28%. Using a WAS score of 1.816 and the threshold pH_UA of 7.122 sensitivity becomes the first time 100% (FNR=0%) and FPR decreases to 10.7%. These 2 values are chosen to separate a normal (score >1.816) from an abnormal (non-reassuring) CTG (score ≤1.816). According to this definition newborns with a reassuring (normal) FHR tracing (N=417) have a pH_UA=7.275±0.055, pCO₂=52.3±7.9, BE_Ecf,oxy.=−3.0±2.3, sO₂=24.9±12.3 with an acidotic risk (pH_UA <7.100) of 0% and APGAR 1 min <7=0.96%, respectively. Neonates with an abnormal (non-reassuring) FHR tracing (N=58) present a mean pH_UA=7.178±0.066, pCO₂=62.6±9.6, BE_Ecf,oxy.=−5.4±2.6, sO₂=18.3±12.0 and an acidotic risk of 6.9%. No neonate in this group was severely depressed (APGAR 1 min ≤3). Separation of the true positive (pH_UA <7.122) from the false positive (pH_UA ≥7.122) cases yields 10 babies with a mean pH_UA=7.084±0.053, pCO₂=71.8±10.7, BE_Ecf,oxy.=−8.4±2.0, sO₂=20.2±14.5 and an acidotic risk of 44.4%; in this group also not one baby was severely depressed (APGAR 1 min ≤3) but 3 were already moderately affected (<7 after 1 min). No infant scored <7 after 5 min. There must be a lower limit for the definition of a true ‘pathological’ FHR tracing; this boundary should not be identical with the threshold pH value where hypoxic injuries in term infants usually commence. For FHF this is a WAS score of 0.630 and a threshold pH_UA of 7.075.

Conclusion: Using sensitivity, specificity, FPR and FNR of the FHR sub partu, it is possible to discriminate online a normal (reassuring) from an abnormal (non-reassuring) FHR tracing by a simple computer-aided procedure which we call WAS scoring.

fetale Herzfrequenz - WAS-score - ROC-plots - Sensitivität - Spezifität - fetaler Säure-Basen Haushalt

foetal heart rate - WAS score - reassuring, non-reassuring FHR - sensitivity - specificity - ROC plots - foetal acid-base balance

Literatur

• 1 Murray MD, O’Riordan MN, Horgan R. et al . Fetal heart rate patterns in neonatal hypoxic-ischemic encephalopathy: Relationship with early cerebral activity and neurodevelopmental outcome.  Am J Perinatol. 2009;  26 605-612
• 2 Roemer VM, Walden R. Sensitivity, specificity, Receiver-operating characteristics (ROC) curves and likelihood ratios for foetal heart rate monitoring using new evaluation techniques.  Z Geburtsh Neonatol. 2010;  214 108-118
• 3 Hon EH. The electronic evaluation of the fetal heart rate; Preliminary report.  Am J Obstet Gynec. 1958;  75 1215-1230
• 4 Hammacher K, Hüter A, Bokelmann J. et al . Foetal heart frequency and perinatal condition of the foetus and newborn.  Gynaecologia. 1968;  166 349-360
• 5 Hammacher K. Neue Methode zur selektiven Registrierung der fetalen Herzschlagfrequenz.  GebFra. 1962;  22 1542-1543
• 6 Macones GA, Hankins GDV, Spong CY. et al . The 2008 National Institute of Child Health and Human development Workshop Report on electronic fetal monitoring.  Obstet Gynecol. 2008;  112 661-666
• 7 Dawes GS, Rosevear SK, Pello LC. et al . Computerized analysis of episodic changes in fetal heart rate variation in early labor.  Am J Obstet Gynecol. 1991;  165 618-624
• 8 Umstad MP. The predictive value of abnormal fetal heart rate patterns in early labour. Aust.  N Z J Obstet Gynaecol. 1993;  33 145-149
• 9 Roemer VM, Beyer B. Outcome measures in perinatal medicine – pH or BE; the threshold of these parameters in term infants.  Z Geburtsh Neonatol. 2008;  212 136-146
• 10 Saling E. Neues Vorgehen zur Untersuchung des Kindes unter der Geburt: Einführung,Technik und Grundlagen.  Arch f Gynäkol. 1962;  197 108-122
• 11 Roemer VM, Walden R. A new approach to quantitative electronic CTG-analysis.  Z Geburtsh Neonatol. 2010;  214 1-10
• 12 Roemer VM. Outcome measures in perinatal medicine – the base excess.  Z Geburtsh Neonatol. 2005;  209 81-89
• 13 Roemer VM. How to determine and use base excess (BE) in perinatal medicine.  Z Geburtsh Neonatol. 2007;  211 1-6
• 14 http://www.acomet-Statistik.de
• 15 Roemer VM. Walden Neues Reparaturprogramm für FHF-Kurven.  Frauenarzt. 2007;  48 982-989
• 16 ACOG practice bulletin No 70 Intrapartum fetal heart rate monitoring.  Obstet Gynecol. 2005;  106 1453-1456
• 17 Roemer VM, Walden R. CTG-Pathologie: Ist eine kontinuierliche elektronische Diagnostik sub partu möglich?.  Gyn Praktische Gynäkologie. 2010;  2 130-138
• 18 http://www.nexus-ag.de
• 19 Roemer VM. Welche Rolle spielt die Azidose für die fetale Sauerstofffreigabe in utero?.  2010;  In Vorbereitung.
• 20 Brand-Niebelschütz S, Saling E. Indications for operative termination of labor on cardiotocography and fetal blood analysis: the reliability of these methods.  J Perinat Med. 1994;  22 19-27
• 21 Gilstrap LC, Leveno KJ, Burris J. et al . Diagnosis of birth asphyxia on the basis of fetal pH, APGAR-score and newborn cerebral dysfunction.  Am J Obstet Gynecol. 1989;  161 825-830
• 22 Andres RL, Saade G, Gilstrap LC. et al . Association between umbilical blood gas parameters and neonatal morbidity and death with pathologic fetal academia.  Am J Obstet Gynecol. 1999;  181 867-871
• 23 Clark SL, Paul RH. Intrapartum fetal surveillance: The role of fetal scalp blood sampling.  Am J Obstet Gynecol. 1985;  153 717-720
• 24 Saling E. Comments on past and present situation of intensive monitoring of the fetus during labor.  J Perinat Med. 1996;  24 7-13
• 25 Caldeyro-Barcia R. Estudio de la anoxia fetal intrauterina mediante el ECG fetal y el registro continuo de la frequencia cardiaca fetal.  III Cong Latinoamer Obstet Ginec. Vol 2 Mexico 1958;  383
• 26 Siggaard-Andersen O. personal communication.  4.3.2010
• 27 Roemer VM. The significance of base excess (BE_B) and BE in the extra cellular fluid compartement (BE_Ecf) with and without correction to real oxygen saturation of haemoglobin.  Z Geburtsh Neonatol. 2010;  im Druck.

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