Вскоре после того, как Эйнтховен изобрел электрокардиограф (струнный гальванометр) и первой записи электрокардиограммы (ЭКГ) была осуществлена запись электрической активности сердца плода человека. Однако качество регистрации сигналов ЭКГ плода было низким. Это было связано с наличием сыровидной смазки на теле плода, изолирующей и экранирующей электрические сигналы и влиянием на запись более мощного комплекса ОИБ матери. Прогресс в разработке ультразвуковой техники привел к тому, что основными методами диагностики состояния сердечно-сосудистой системы плода стали ультразвуковые: эхокардиография и кардиотокография.
Обладая высокой информативностью, ультразвуковые методы ориентированы на оценку вторичных механических явлений в сердце и сосудах плода и не позволяют получить информацию о первичном, электрическом сигнале, лежащем в основе управления сердца. Более того, внедрение в программное обеспечение современных кардиотокографов математической функции автокорреляции делает невозможным регистрацию истинного ритма сердца при аритмии, диагностику нарушений проведения. Расширение возможностей ультразвуковых диагностических аппаратов ставит перед исследователем задачу исследования так называемых электро-механических интервалов между электрическим (управляющим) сигналом и началом механического ответа, отражающих сократительные свойства миокарда плода. Развитие математических способов обработки и фильтрации слабых сигналов позволило разработать метод ЭКГ высокого разрешения. Благодаря этому возникла возможность повышения качества регистрации электрических сигналов сердца плода и внедрение в научные и клинические исследования электрокардиографии плода на новом качественном уровне.
Цель исследования: оценке возможностей метода регистрации ЭКГ плода высокого разрешения у беременных женщин в широком диапазоне сроков гестации и разработке рекомендаций по оптимизации таких исследований.
Были исследованы 102 женщины с нормально развивающейся беременностью с сроках от 22 до 40 недель. Регистрация ЭКГ плода проводилась в первую половину дня параллельно с регистрацией кардиотокограммы (КТГ). Регистрация ЭКГ плода проводилась при помощи блока ЭКГ высокого разрешения. Регистрация ЭКГ сигналов плода проводилась с передней брюшной стенки матери при помощи четырех стандартных электродов для усиленных грудных отведений. Проекцию сердца плода на переднюю брюшную стенку матери определяли при помощи ультразвукового датчика кардиотокографа. Электроды размещали таким образом, чтобы прямая линия, проведенная между парами электродов, проходила через точку проекции сердца плода на кожу передней брюшной стенки. Каждая пара размещалась так, чтобы линии, соединяющие электроды различных пар были перпендикулярны, что гарантировало максимальную проекцию вектора возбуждения сердца на одну из этих линий. Аналогово-цифровой преобразователь цифрового электрокардиографа обладал частотой оцифровки сигнала 512 Гц и собственным шумом 0.2 микровольта. В ходе регистрации в буферную память процессора электрокардиографа записывали последовательность сигналов порядка 1 мин. После этого проводилась визуальная проверка качества записи, цифровая фильтрация и запись на жесткий диск.
После регистрации ЭКГ и последовательной цифровой фильтрации сигналов в группе из 102 женщин в 86% случаев удалось получить удовлетворительные по качеству записи ОИБ комплексов плода.
Поскольку желудочковый комплекс матери обладает наибольшей амплитудой, то фильтрация приводила к запаздыванию пика его относительно исходного сигнала в большей степени, чем для плодового желудочкового комплекса. Измерения показали, что запаздывание составляет для ОИБ комплекса матери от 6 до 8 мс. Поскольку основной целью работы было получение качественного ЭКГ сигнала плода, то была проведена оценка величины смещения ОИБ комплекса плода при цифровой фильтрации. Величина запаздывания составила 4,3±0,7 мс , что при средней величине длительности ИИ интервала 436±28 мс не превышала 1% от его длительности. Поскольку величина запаздывания в результате фильтрации достаточно длинной серии желудочковых комплексов ОИБ является систематической постоянной ошибкой, то она не вносит существенного влияния в оценку частоты сердцебиений плода по ЭКГ сигналу.
Вторым этапом работы было сравнение точности измерения мгновенной частоты сердцебиений по ЭКГ и ультразвуковому сигналам. Для этого проводилась одновременная регистрация ЭКГ и КТГ плода. Есть существенное различие в измерении ЧСС в начале записи на протяжении около 30 сек. Причиной этого является то, что отраженный доплеровский сигнал кардиотокографа представляет собой сложный многокомпонентный сигнал. Для вычисления ЧСС всегда берется самый высокоамплитудный компонент сигнала. В зависимости от угла инсонации самыми скоростными и высокими по амплитуде компонентом могут быть сигналы от различных структур сердца, отражающие различные события. Это могут быть открытие или закрытие атриовентрикулярных или полулунных клапанов, потоки крови в крупных сосудах и между предсердиями и желудочками. Поскольку события эти происходят в различные моменты сердечного цикла, то оценка ЧСС по ультразвуковому сигналу может давать ошибку в оценке длительности кардиоцикла от 25 до 30 мс. Более того, морфологический анализ записи ЭКГ плода позволяет диагностировать такие нарушения ритма как экстрасистолию и исследовать ее природу. Использованные в настоящей работе математические методы обработки позволяют регистрировать сигал ЭКГ плода удовлетворительного качества не хуже получаемого при использовании более сложных программ адаптивной фильтрации.
Надежная регистрация ЭКГ плода позволяет внедрить в практику ультразвуковых исследований измерение так называемых электро-механических интервалов. При этом на экране ультразвукового прибора можно одновременно регистрировать QRS комплекс и следующий за ним доплеровский сигнал выброса в аорту. Длительность этого интервала непосредственно связана с сократительной способностью миокарда плода и отражает время, необходимое для достижения желудочками плода давления открытия полулунных клапанов.
Выводы
- Электрокардиография высокого разрешения позволяет надежно регистрировать QRS сигналы ЭКГ плода в широком диапазоне сроков гестации.
- Измерение частоты сердечных сокращений по ЭКГ сигналам более точно, чем по ультразвуковым сигналам при записи кардиотокограммы.
- ЭКГ высокого разрешения открывает возможности оценки сократительной способности миокарда плода по электромеханическим интервалам.