Cancelación de interferencias del ECG fetal por promediación y análisis morfológico antenatal Público Deposited

Existen básicamente dos técnicas que permiten explorar la actividad eléctrica del corazón, la Electrocardiografía (ECG) y la Magnetocardiografía (MCG). En ambas técnicas, el análisis de la forma de onda PQRST de la señal se complica cuando se tiene una baja relación señal a ruido (S/R), pudiendo causar mediciones erróneas en amplitud y/o duración de los componentes morfológicos. En particular los registros de ECG fetal (ECGF) antenatal, obtenidos con la colocación de electrodos sobre la superficie del abdomen, presentan limitaciones para el análisis morfológico, debido a la pequeña amplitud de la señal fetal, fácilmente enmascarada por interferencias o ruidos de diferente tipo. Las principales fuentes de ruido que comúnmente se encuentran en el ECGF son: la actividad eléctrica muscular o electromiografía (EMG), el ruido de la línea de alimentación o de corriente (60 Hz) y las oscilaciones en la línea de base generadas por la respiración materna. En la actualidad, varios autores han promediado desde 10 hasta más de 100 complejos PQRST, a partir de datos derivados del ECGF y del MCG fetal, en un intento por mejorar la relación S/R. Sin embargo, la selección del número de latidos a promediar no ha sido definida con claridad ya que no se han tomado en cuenta las características de la señal misma y las de las interferencias implicadas. Objetivo: Evaluar la capacidad de la técnica de promediación para cancelar interferencias en registros de actividad eléctrica del corazón y para determinar la posibilidad de hacer análisis morfológicos de la forma de onda PQRST, tomando en cuenta la naturaleza del registro así como la amplitud y origen de las fuentes de ruido. Metodología: Se utilizaron tres señales de referencia; un ECG de adulto (A), un ECG neonatal (N), y un MCG fetal (F). Las dos primeras señales se consideraron como óptimas para analizar la morfología PQRST por su alta relación S/R, mientras que la tercera (F), aun siendo de buena calidad, mostró menor relación S/R debido a su menor amplitud y a la considerable sobreposición de complejos maternos. Para evaluar el impacto de las interferencias, se simularon tres fuentes de ruido; respiración (RESP), señal tipo chirp de 0.1 a 0.5 Hz; línea de alimentación (LA), sinusoidal a 60 Hz; electromiografía (EMG), señal aleatoria con ancho de banda de 0 a 250 Hz. Cada una de las señales utilizadas (A, N, F), fueron contaminadas con las tres fuentes de ruido (RESP, LA, EMG) a diferentes niveles de amplitud (0.1, 0.4 y 0.8) del complejo QRS. Todas estas señales contaminadas fueron sometidas a promediación ciclo a ciclo (Cn) de sus respectivos complejos PQRST, desde n igual a 2 hasta la totalidad de latidos en el registro. Las señales originales, sin contaminación, también fueron promediadas ciclo a ciclo y en toda la longitud del registro, para obtener un único complejo patrón (P) que fue usado como referencia de comparación con respecto a cada uno de los Cn. La similitud o diferencia entre P y Cn se evaluó por medio del coeficiente de correlación de Pearson (r), colocando previamente los complejos en fase con respecto al pico de la onda R. A partir de la gráfica del coeficiente de correlación vs número de latidos promediados, para cada tipo de señal y para cada tipo de ruido, se obtuvieron cuatro indicadores de distorsión morfológica; valor de r a los 100 latidos promediados (R100); número de latidos promediados en el que r=0.95 (N95); número de latidos promediados en el que el valor de la segunda derivada es más cercano a cero (SD) y; valor de r en el intercepto al proyectar la pendiente de la meseta (PI). También fueron analizadas 5 señales reales de ECG abdominal de mujeres embarazadas para determinar el impacto que el tipo de ruido y la magnitud de promediación tienen sobre la morfología del PQRST fetal. Por otra parte, tanto para señales simuladas como para señales reales se obtuvo la relación señal a ruido (S/R) antes de ser promediadas, con la intención de observar el impacto de dicha relación sobre el valor de r alcanzado. Para fines de evaluación, la calidad de una señal se consideró aceptable para medición morfológica si el valor de r entre Cn y P era ≥0.95; es decir, r 2 >0.9. Resultados: En general, a mayor número de latidos promediados el coeficiente de correlación aumentó hasta converger en un valor máximo que varió dependiendo del tipo de señal (A, N, F) y de la fuente y amplitud del ruido (RESP, LA, EMG). En los tres tipos de señal, se observó que a mayor amplitud del ruido menor el valor máximo alcanzado por r. Sin embargo, los valores de los indicadores de distorsión que resultaron más afectados se encontraron para la señal F y para el ruido LA; en tanto que los de menor distorsión resultaron para la señal A y con ruido RESP. Por ejemplo, para el ruido LA a intensidad de 0.4 los indicadores para F fueron, R100=0.9621, N95=47, SD=40 y PI=0.829; para N fueron, R100=0.981, N95=41, SD=40 y PI=0.864; y para A fueron, R100=0.989, N95=10, SD=50 y PI=0.837; en tanto que en la señal A con 0.4 de interferencia por ruido RESP los valores fueron: R100=0.994, N95=1, SD=40 y PI=0.974. Aparentemente, los indicadores que mostraron más consistencia con respecto a la estimación de distorsión fueron R100 y N95. En las señales de referencia, con ruido simulado, la combinación de la relación S/R con el coeficiente de correlación y con el número de latidos (isográficas) mostró que para las señales fetales siempre se requieren más de 10 latidos de promediación y señales con una relación S/R original por arriba de los 5 dB para hacer un análisis morfológico confiable, independientemente del tipo de ruido. Con la experiencia adquirida sobre las señales de referencia, se realizó la medición de los parámetros morfológicos sobre señales fetales abdominales. Las mediciones morfológicas, con respecto al número de ciclos promediados, mostraron una recuperación o medición adecuada del parámetro morfológico, según valores reportados en la literatura. Sin embargo, debido a la complejidad en la medición de dichos parámetros, la confiabilidad de las mediciones morfológicas sólo fue satisfactoria en la duración del complejo QRS, mientras que no lo fue para la duración de la onda P y aún menos para la onda T, a causa de la ausencia o difícil localización del inicio y fin de estas ondas cuando están presentes en las señales fetales. Conclusión: Los resultados de esta tesis sugieren que para el análisis morfológico de la forma de onda PQRST, el tipo y el nivel de ruido así como la naturaleza de la señal deben ser considerados para definir un número óptimo de latidos a promediar. Por otra parte, el ruido LA fue la interferencia que mayor impacto tuvo sobre las señales, en particular sobre F. Conociendo la dificultad para eliminar este tipo de interferencia, se recomienda tener cuidado incluso desde la adquisición y pre-procesamiento del ECG abdominal además de eliminar los complejos maternos.

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