Sistemi computerizzati in cardiotocografia: metodi per l'analisi e la classificazione oggettiva del tracciato

The aim of this thesis is to analyze computerized systems, in order to reduce the subjectivity related to the reading of a cardiotocographic tracing, thus obtaining an objective classification between healthy and pathological fetuses. In fact, during prenatal development, conditions such as hypoxia and fetal acidosis may arise, which if not diagnosed promptly, can lead to fetal death. These conditions are linked to incorrect oxygenation of the fetus and can be identified in advance through cardiotocographic monitoring. Cardiotocography (CTG) is a non-invasive and painless test used to continuously monitor the fetal heart rate (FHR) and uterine contractions (UC), through an instrument called cardiotocograph. This device, through an ultrasound sensor and a tocodynamometer, is able to detect the two signals and print them on paper. Reading the tracing provides a series of parameters, the values of which allow classification into three categories: normal, suspicious or pathological. This classification is of considerable importance, as it expresses the degree of fetal well- being and allows the most appropriate clinical approach to be identified. The visual interpretation of the tracing is characterized by a strong subjectivity, as it is very complex and not very precise. This aspect constitutes one of the main limitations of traditional cardiotocography, as it can lead to an incorrect classification of the results. This is the reason why computerized systems were introduced, since they are capable of making the analysis as objective as possible. In the thesis, the Sonicaid System 8000 and its most updated version, the Sonicaid FetalCare, two of the most used and validated systems in clinical practice, were examined in depth. The criteria for classifying the tracings recorded by these systems are slightly different from those used in traditional cardiotocography and are called Dawes and Redman criteria. Finally, since in traditional cardiotocography the trace is obtained on thermal paper, there are problems of conservations over time, as the paper fades through heat exchange and the recorded signal loses quality. To overcome this problem, an electronic procedure called eCTG has been developed, capable of transforming the FHR and UC into digital signals, thus allowing their digital archiving starting from the scanning of the paper trace. Despite their continuous improvement, these continuous analysis systems still have limitations, especially in particular conditions such as labor and cannot completely replace the judgment of an expert operator.

Lo scopo della tesi è analizzare i sistemi computerizzati, in grado di ridurre la soggettività legata alla lettura di un tracciato cardiotocografico, ottenendo così una classificazione oggettiva tra feti sani e patologici. Durante lo sviluppo prenatale, infatti, possono insorgere condizioni quali ipossia e acidosi fetale, che se non diagnosticate tempestivamente, possono portare alla morte fetale. Esse sono legate alla non corretta ossigenazione del feto e possono essere individuate preventivamente tramite il monitoraggio cardiotocografico. La cardiotocografia (CTG) è un test non invasivo e indolore, utilizzato per monitorare in continua la frequenza del battito cardiaco fetale (FCF) e le contrazioni uterine (UC), attraverso uno strumento detto cardiotocografo. Tale apparecchio, attraverso un sensore ad ultrasuoni e un tocodinamometro, è in grado di rilevare i due segnali e di stamparli in forma cartacea. Dalla lettura del tracciato si ricavano una serie di parametri, i cui valori permettono di classificarlo in tre categorie: normale, sospetto o patologico. Tale classificazione ha una notevole importanza, in quanto esprime il grado di benessere fetale e permette di individuare l’approccio clinico più adeguato. L’interpretazione visiva del tracciato è caratterizzata da una forte soggettività, in quanto molto complessa e poco precisa. Tale aspetto costituisce uno dei principali limiti della cardiotocografia tradizionale, dato che può portare ad una classificazione non corretta dei risultati. Sono stati quindi introdotti dei sistemi computerizzati, in grado di rendere quanto più oggettiva possibile l’analisi. Nella tesi sono stati approfonditi in particolare il Sonicaid System 8000 e la sua versione più aggiornata, il Sonicaid FetalCare, due tra i sistemi più utilizzati e validati nella pratica clinica. I criteri per la classificazione dei tracciati registrati da questi sistemi sono leggermente diversi rispetto a quelli utilizzati nella cardiotocografia tradizionale e prendono il nome di criteri di Dawes e Redman. Infine, dato che nella cardiotocografia tradizionale il tracciato è ottenuto su carta termica, si hanno problemi di conservazione nel tempo, in quanto la carta sbiadisce tramite scambio di calore e fa perdere di qualità il segnale registrato. Per ovviare a tale problema, è stata sviluppata una procedura elettronica chiamata eCTG, in grado di trasformare in segnali digitali la FCF e le UC, permettendone così l’archiviazione digitale a partire dalla scansione del tracciato cartaceo. Nonostante il loro continuo perfezionamento, tali sistemi di analisi in continua presentano ancora dei limiti, soprattutto in particolari condizioni come il travaglio e non possono sostituire completamente il giudizio di un operatore esperto.