[논문 리뷰] Fetal heart rate variability responsiveness to maternal stress, non-invasively detected from maternal transabdominal ECG

Silvia M. Lobmaier, Alexander Mueller외 11명|arXiv (Cornell University)|2019. 11. 28.

Maternal Mental Health During Pregnancy and Postpartum참고 문헌 50인용 수 8

한 줄 요약

이 연구는 비침습적 복부 심전도를 통해 모성 스트레스에 대한 태반 심박수 변동성(fHR) 반응을 조사한다. 양방향 단계보정신호평균화(BPRSA)를 적용하여 모성과 태반 심박수 간의 결합성을 정량화함으로써, 스트레스를 느낀 어머니의 태아에서 더 높은 태아 스트레스 지수(FSI)가 관찰되었으며, 중앙값 FSI는 0.43이었고, 대조군은 0.00이었다. 이는 제3기에서 지속적인 출생 전 스트레스 영향을 시사한다.

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.

연구 동기 및 목표

• prenatal 스트레스(PS)가 태반 심박수(fHR) 변동성에 측정 가능한 생리학적 징후를 남기는지 조사하기 위해.
• 모성 심박수(mHR)와 fHR 간의 결합성을 정량화하여 fHR에서의 출생 전 스트레스 징후 존재 여부를 검증하기 위해.
• 비침습적 fECG 모니터링을 통해 모성 인지 스트레스와 태아 신경발달 반응성 간의 연관성을 평가하기 위해.
• 출생 시 모성 털 코르티솔 수치를 장기적인 HPA축 활성화의 생물학적 지표로 삼아 결과와 상관관계를 분석하기 위해.

제안 방법

• 독립 관찰 코hort 연구를 2023년 3월부터 2024년 2월까지 뮌헨의 Klinikum rechts der Isar에서 실시하였으며, 제3기 임신 여성의 단일 임신을 대상으로 하였다.
• Cohen의 인지 스트레스 척도(PSS-10 ≥19 vs. <19)를 기반으로 어머니를 스트레스 그룹(SG)과 대조군(CG)으로 분류하였다.
• 태반 심전도(fECG)를 복부에서 기록하여 태아 및 모성 심박수 신호를 추출하였다.
• 모성 심박수(mHR)와 fHR 간의 동적 결합성을 정량화하기 위해 양방향 단계보정신호평균화(BPRSA)를 적용하여 태아 스트레스 지수(FSI)를 산출하였다.
• 출생 시 모성 털 코르티솔 수치를 장기적인 HPA축 활성화의 생물학적 지표로 측정하였다.
• 비모수적 검정을 사용하여 그룹 간 FSI 및 코르티솔 수치를 비교하였으며, 유의성 수준은 p < 0.05로 설정하였다.

실험 결과

연구 질문

• RQ1 제3기에서 모성 인지 스트레스가 태반 심박수 변동성에 측정 가능한 변화를 유도하는가?
• RQ2 BPRSA 기반의 결합성 분석을 통해 비침습적 복부 심전도로 태아 스트레스 반응성을 탐지할 수 있는가?
• RQ3 스트레스를 느낀 어머니와 그렇지 않은 어머니의 태아 스트레스 지수(FSI) 사이에 유의미한 차이가 있는가?
• RQ4 출생 시 높은 모성 털 코르티솔 수치가 스트레스를 느낀 어머니의 태아 FSI 상승과 관련이 있는가?

주요 결과

• 스트레스 그룹(SG)의 중앙값 PSS-10 점수는 22.0(IQR 21.0–24.0)으로, 대조군(CG)의 9.0(IQR 6.0–12.0)보다 유의미하게 높았다.
• SG에서 모성 털 코르티솔 수치는 86.6 pg/mg(IQR 48.0–169.2)로, CG의 53.0 pg/mg(IQR 34.4–105.9)보다 유의미하게 높았다.
• 36+5주 시점에서 SG의 태아 스트레스 지수(FSI)는 0.43(IQR 0.18–0.85)로, CG의 0.00(IQR -0.49–0.18)보다 유의미하게 높았다.
• 그룹 간 FSI 차이는 통계적으로 유의미했다(p < 0.05), 이는 태아가 모성 스트레스에 측정 가능한 반응을 보임을 시사한다.
• 본 연구는 제3기 동안 출생 전 스트레스가 태반 심박수 변동성에 지속적인 영향을 미친다는 것을 확인하였다.
• 비침습적 BPRSA 방법은 모성 심리적 및 생물학적 스트레스 지표와 관련된 스트레스 관련 fHR 변동성 변화를 성공적으로 탐지하였다.