Sviluppo e confronto di algoritmi di filtraggio del segnale fonocardiografico addominale per l’estrazione della frequenza cardiaca fetale

Per segnale FHR (Fetal Heart Rate) si intende la serie la serie temporale, solitamente elaborata in tempo reale, che esprime la frequenza cardiaca fetale, calcolata in corrispondenza di ogni occorrenza registrata di battito cardiaco fetale. Essa rappresenta uno degli indici cardiaci fetali di maggior interesse e si esprime generalmente in battiti per minuto (bpm). La frequenza cardiaca ê calcolata sulla base della lunghezza dell'intervallo temporale RR, ovvero del ritardo temporale tra 2 battiti cardiaci. Solitamente i battiti cardiaci vengono identificati con il picco dell'onda R del tratto QRS sul tracciato elettocardiografico (ECG). La frequenza cardiaca fetale dipende dalla ritmicità intrinseca del miocardio. Essa, che sia quella fetale o dell'adulto, e soggetta al controllo dei centri del sistema nervoso autonomo (SNA), ed in particolar modo di quelli da cui si dipartono, per arrivare in periferia, i nervi del simpatico e del parasimpatico o vago. In particolare, nel meccanismo di controllo intervengono 12 paia di nervi cardiaci, i quali partecipano alla formazione del cosiddetto plesso cardiaco; 6 di essi derivano dalla porzione cervicale del simpatico, gli altri 6 da quella del vago. Dal plesso cardiaco, inoltre, si irradiano numerosi rami terminali che si distribuiscono al cuore, al pericardio, all'aorta e all'arteria polmonare. Nello specifico, i nervi cardiaci derivanti dal simpatico svolgono una funzione di eccitazione sul sistema cardiaco, tendente ad aumentare le funzioni cardiovascolari e la forza contrattile. Questa funzione viene esercitata determinando, attraverso la costrizione delle piccole e grandi arterie, in generale aumentando la pressione del sangue. I nervi derivanti dal vago hanno al contrario funzioni inibitorie sul sistema, tendenti a ridurre la frequenza cardiaca, la conduzione atrio-ventricolare e la pressione sanguigna. Il valore della frequenza cardiaca viene quindi ad essere il risultato di un continuo compromesso tra queste due componenti, atto a mantenere una condizione di equilibrio per l'organismo, di fronte alle variazioni ed agli attacchi derivanti dal mando esterno e alle condizioni variabili del mondo interno. Questo meccanismo, poiché dovuto al bilanciamento dell'azione congiunta del vago e del simpatico, viene denominato "bilancia simpato-vagale". I continui cambiamenti della bilancia simpato-vagale si traducono nelle fluttuazioni della frequenza cardiaca intorno ad un valore di frequenza media. La misurazione e il monitoraggio della FHR è pratica diffusa nel controllo clinico dello stato di salute del feto e, sin dal momento della sua introduzione, si è avuta un significativo miglioramento (in termini di outcomes clinici) nella mortalità infantile prenatale e postnatale, una riduzione del 55% nella frequenza di complicazioni placentari e del 60% nella frequenza di parti non naturali. Sono vari i problemi che, insieme ad altre rilevazioni, devono essere risolti nel corso dell'intera gravidanza con particolare attenzione a partire dalla 24^ settimana di gravidanza o, tuttavia, nelle ultime 7-8 settimane di gestazione, quando i segnali di interesse diagnostico acquisiti (soprattutto segnale cardiotocografico, segnale elettrocardiografico fetale e segnale fonocardiografico) posseggono un più alto potere predittivo, e quando è più facile associare segni di sofferenza fetale e alterazioni della bilancia simpato-vagale a variazioni non fisiologiche della FHR. Due osservazioni importanti vanno, tuttavia, menzionate tra tutte quelle che è possibile fare durante il corso della gravidanza. La prima è che l'FHR ê in media più alta della frequenza cardiaca dell'adulto ed ê molto elevata all'inizio della gravidanza (175 bpm in media), quando il "peace-maker cardiaco", il nodo del seno dell'atrio (SA), non è ancora sotto il controllo del SNA. All'insorgere dell'innervazione cardiaca decresce gradualmente, rientrando in un intervallo di normalità solo intorno alla ventesima settimana, quando l'innervazione ha raggiunto un buon stadio di sviluppo. I valori assunti dalla frequenza cardiaca (o ritmo cardiaco), in condizioni di normalità, sono generalmente compresi tra 120 e 160 bpm. Le prime 28 settimane di gravidanza sono caratterizzate da una scarsa variabilità del ritmo cardiaco, dovuta ad uno scarso bilanciamento del simpatico da parte del vago. Conseguentemente si può avere una risposta del feto a condizioni di stress difficilmente rivelabile. Negli ultimi 2 mesi di gravidanza l'influenza del vago aumenta, portando, negli ultimi giorni, fino alla nascita e dopo la nascita, ad una graduale diminuzione del ritmo basale. La frequenza cardiaca dei neonati resta tuttavia su valori medi elevati (110 . 120 bpm), se confrontati a quelli fisiologici di un adulto a riposo. A partire dalla 32^ settimana di gestazione le caratteristiche della bilancia simpato-vagale iniziano a seguire quelle dell'adulto, comportando continue fluttuazioni dell'FHR intorno al suo valore di base, in risposta agli stimoli dei nervi periferici ed ai riflessi barocettivi16 e chemiocettivi17. Nel neonato si assiste, in genere, ad una diminuzione della frequenza cardiaca intorno ai 100 bpm, ed è non rassicurante una condizione in cui essa scenda sotto i 100 bpm. La valutazione del ritmo nei primi giorni di vita ê correlata alla vitalità del neonato ed all'efficienza delle funzioni vitali primarie attraverso l'Apgar score.