Desarrollo de un detector de latidos fetales en registros reales de electrocardiografía fetal

Abstract

La frecuencia cardíaca fetal es una variable de vital importancia para determinar el estado de salud del feto en formación. Ésta puede ser medida actualmente mediante diversas técnicas, siendo la más común el Ultrasonido Doppler. El registro no invasivo de señales de electrocardiografía fetal (fECG) en el abdomen materno permite un monitoreo de la frecuencia cardíaca fetal y el estudio de su variabilidad. La principal desventaja de esta técnica es la interferencia de la actividad cardíaca materna en la señal obtenida, que debido a su mayor amplitud impide el análisis de la actividad cardíaca fetal por los métodos convencionales. En este trabajo se propone un método de detección de latidos fetales en señales multiderivacionales y reales de fECG. El método propuesto analiza las señales fECG en segmentos delimitados por dos complejos QRS maternos adyacentes y detecta los picos fetales en cada uno de ellos. La marca de cada latido fetal se considera un verdadero positivo si está presente en por lo menos dos derivaciones. Posteriormente, se efectúa una corrección automática de falsos negativos y falsos positivos. Por último, se soluciona el problema de la existencia de latidos fetales coincidentes con los QRS maternos y de los falsos negativos no corregidos mediante la adición de marcas virtuales, en función de la mediana de los intervalos RR. El algoritmo propuesto fue evaluado en 13 registros reales de fECG previamente analizados por 2 especialistas. Los resultados indican un valor predictivo positivo de 97,78% y una sensibilidad de 97,99% para la detección de latidos fetales. Se concluye que el detector propuesto permite el análisis de la frecuencia cardíaca tanto fetal como materna, variables que son de alta utilidad en el diagnóstico de la condición del feto y de la madre durante el embarazo.

Fetal heart rate (FHR) is a variable of great importance to determine fetal well-being. It can be measured with many techniques, Doppler Ultrasound being the most common. Recording fetal electrocardiographic signals (ECG) non-invasively on the maternal abdomen allows monitoring of fetal cardiac activity, which prevents the analysis of fetal variability. The major disadvantage with this technique is interference from maternal cardiac activity, which prevents the analysis of fetal heartbeats due to its major amplitude. This work proposes a method to detect fetal heartbeats on real multichannel ECG recordings. The method detects fetal peaks by analyzing segments limited by two adjacent maternal QRS complexes. A fetal heartbeat mark is considered as a true positive when it is present in each channel of ECG. A false positive automatic correction is performed afterwards. Finally, the issue of fetal heartbeats overlapped by maternal QRS complexes and false negatives is solved by adding virtual markers within the duration of RR intervals. The proposed algorithm was evaluated on 13 real ECG recordings, previously annotated by 2 experts. Results indicate 97.78% positive prediction value and 97.99% sensitivity in the detection of fetal heartbeats. It is concluded that the detector proposed allows an analysis of both maternal and fetal heart rate, variables highly used in diagnosing fetal and maternal status during pregnancy.