[論文レビュー] Fetal heart rate variability responsiveness to maternal stress, non-invasively detected from maternal transabdominal ECG

Silvia M. Lobmaier, Alexander Mueller+11 more|arXiv (Cornell University)|Nov 28, 2019

Maternal Mental Health During Pregnancy and Postpartum参考文献 50被引用数 8

ひとこと要約

本研究は、非侵襲的腹部心電図を用いて、母体のストレスに対する胎児心拍変動性（fHR）の反応を調査した。母体と胎児の心拍の間の結合を定量化するため、二変量位相補正信号平均化（BPRSA）を適用した結果、ストレスを経験した母体の胎児では、中央値FIS 0.43と、対照群（0.00）と比較して著しく高い胎児ストレス指数（FSI）を示した。これは、妊娠3期において持続的な産前ストレスの影響が生じていることを示している。

ABSTRACT

Objective: We hypothesized that prenatal stress (PS) exerts lasting impact on fetal heart rate (fHR). We sought to validate the presence of such PS signature in fHR by measuring coupling between maternal HR (mHR) and fHR. Study design: Prospective observational cohort study in stressed group (SG) mothers with controls matched for gestational age during screening at third trimester using Cohen Perceived Stress Scale (PSS) questionnaire with PSS-10 equal or above 19 classified as SG. Women with PSS-10 less than 19 served as control group (CG). Setting: Klinikum rechts der Isar of the Technical University of Munich. Population: Singleton 3rd trimester pregnant women. Methods: Transabdominal fetal electrocardiograms (fECG) were recorded. We deployed a signal processing algorithm termed bivariate phase-rectified signal averaging (BPRSA) to quantify coupling between mHR and fHR resulting in a fetal stress index (FSI). Maternal hair cortisol was measured at birth. Differences were assumed to be significant for p value less than 0.05. Main Outcome Measures: Differences for FSI between both groups. Results: We screened 1500 women enrolling 538 of which 16.5 % showed a PSS-10 score equal or above 19 at 34+0 weeks. Fifty five women eventually comprised the SG and n=55 served as CG. Median PSS was 22.0 (IQR 21.0-24.0) in the SG and 9.0 (6.0-12.0) in the CG, respectively. Maternal hair cortisol was higher in SG than CG at 86.6 (48.0-169.2) versus 53.0 (34.4-105.9) pg/mg. At 36+5 weeks, FSI was significantly higher in fetuses of stressed mothers when compared to controls [0.43 (0.18-0.85) versus 0.00 (-0.49-0.18)]. Conclusion: Our findings show a persistent effect of PS affecting fetuses in the last trimester.

研究の動機と目的

• 産前ストレス（PS）が胎児心拍（fHR）変動性に測定可能な生理的サインを残すかどうかを調査すること。
• 母体心拍（mHR）とfHRの間の結合を定量化することで、fHRにおける産前ストレスサインの存在を検証すること。
• 非侵襲的fECGモニタリングを用いて、母体の自己評価ストレスと胎児神経発達反応性の関連を評価すること。
• 出産時の母体の髪の毛コルチゾール値を、ストレスの生物学的マーカーとして用いて、その結果と相関をとること。

提案手法

• ミュンヘンのKlinikum rechts der Isarにて、単胎妊娠の妊娠3期にいる女性を対象に、前向きの観察的コhort研究を実施した。
• Cohenの自己評価ストレス尺度（PSS-10 ≥19 vs. <19）に基づき、母体をストレス群（SG）と対照群（CG）に分類した。
• 腹部経由の胎児心電図（fECG）を記録し、胎児および母体の心拍信号を抽出した。
• 母体心拍（mHR）とfHRの動的結合を定量化するため、二変量位相補正信号平均化（BPRSA）を適用し、胎児ストレス指数（FSI）を算出した。
• 出産時に母体の髪の毛コルチゾールを測定し、長期間のHPA軸活性化の生物学的マーカーとした。
• 非パラメトリック検定を用いて、両群間のFSIおよびコルチゾール値の差を比較し、有意水準をp < 0.05とした。

実験結果

リサーチクエスチョン

• RQ1 妊娠3期における母体の自己評価ストレスは、胎児心拍変動性に測定可能な変化をもたらすか？
• RQ2 BPRSAを用いた結合解析により、腹部経由のfECGを用いて胎児ストレス反応を非侵襲的に検出できるか？
• RQ3 ストレスを経験した母体と非ストレス母体の胎児ストレス指数（FSI）に有意差があるか？
• RQ4 出産時の母体の髪の毛コルチゾール値が上昇している場合、ストレスを経験した母体の胎児のFSIも上昇するか？

主な発見

• ストレス群（SG）の中央値PSS-10スコア（22.0、IQR 21.0–24.0）は、対照群（CG）（9.0、IQR 6.0–12.0）と比較して有意に高かった。
• SGの母体の髪の毛コルチゾールは、CG（53.0 pg/mg、IQR 34.4–105.9）と比較して有意に高かった（86.6 pg/mg、IQR 48.0–169.2）。
• 36+5週時点で、SGの胎児ストレス指数（FSI）は0.43（IQR 0.18–0.85）であり、CG（0.00、IQR -0.49–0.18）と比較して有意に高かった。
• 両群間のFSI差は統計的に有意であった（p < 0.05）、母体のストレスへの胎児の測定可能な反応を示している。
• 本研究は、妊娠3期における産前ストレスが胎児心拍変動性に持続的な影響を及えることを確認した。
• 非侵襲的BPRSA法は、母体の心理的および生物学的ストレスマーカーと関連するストレス関連fHR変動性の変化を成功裏に検出できた。