Averaging techniques in fetal electrocardiography

An evaluation of the clinical significance of fetal electrocardiography has been hampered to a large degree by, the poor signal-to-noise ratio which is present. This obscures baseline changes which may be significant. While attempts have been made to improve signal-to-noise ratio with auto-correlation, the aperiodic nature of the fetal ECG imposes serious limitations on this technique.For averaging techniques to be of the greatest value, it is necessary to convert artificially the aperiodic signal into a periodic one which will become coherent with respect to the noise. An on-line technique has been developed for this, and averaging performed on a Mnemotron CAT digital computer. The signal-to-noise ratio has been improved by a factor of 10 to 20, so that it is now possible to obtain consistently fetal ECG’s which show fetal P and T waves, as well as minor baseline changes during labor and delivery.SommaireL’évaluation de l’intérêt clinique présenté par l’électrocardiographie foetale a été considérablement gênée par la médiocrité du rapport signal-bruit qui dissimule les changements se produisant sur la ligne de base et pouvant être significatifs. Bien que l’on se soit efforcé d’améliorer ce rapport par autocorrelation, l’apériodicité de l’ECG foetal limite notablement l’application de cette technique.Afin d’obtenir des techniques de calcul de moyennes un résultat maximal, il y a lieu de convertir le signal apériodique en périodique pour qu’il devienne cohérent par rapport au bruit. Dans ce but, une intercommunication directe a été mise au point et une moyenne obtenue avec un calculateur CAT. L’amélioration consécutive du rapport signal bruit égale un facteur de 10 à 20. De ce fait, il est maintenant possible d’obtenir de façon stable des ECG foetaux faisant ressortir les ondes foetales P et T ainsi que les changements mineurs se produisant sur la ligne de base pendant l’accouchement.ZusammenfassungEine klinische Auswertung der fötalen Elektrokardiographie war bisher durch das schwache Signal-Geräuschverhältnis in hohem Maße erschwert. Eventuell wichtige Veränderungen der Grundlinie waren verdeckt. Methoden, das Signal-Geräuschverhältnis durch Autokorrelation zu verbessern, sind durch die Aperiodizität des fötalen EKG in ihrer Leistungs fähigkeit sehr beeinträchtigt. Um sinnvolle Methoden zur Mittelwertsbestimmung zu erhalten, mu\ das aperiodische Signal künstlich in ein periodisches Signal umgewandelt werden, damit es auf das Geräusch bezogen kohärent ist. Zu diesem Zweck wurde eine Direktübertragungstechnik (“ON-LINE” Technik) entwickelt; die Mittelwertsbestimmung wird von einem Mnemotrom CAT Digitalrechner besorgt Das Signal-Geräuschverhältnis wurde um einen Faktor 10 oder 20 verbessert. Es können nunmehr zusammenhängende EKGs ermittelt werden, die fötale P-und T-Wellen, sowie geringfügige Veränderungen der Grundlinie für die Zeit der Wehen und der Niederkunft aufweisen.РезюмеОценка клинического значения злектрокардиографии плода в большой степени затруднена неблагоприятным отношением сигнала к шуму. Это затемняет изменения изоэлектрической линии, которые могут иметь значение. Хотн были сделаны попытки поднять отношение, сигнала к шуму путем аутокорреляции, непериодическя природа ЭКГ плода накладывает значительные ограничения на этот способ.Для того, чтобы способы усреднения дали наилучший результат, необходимо искусственно превратить апериодический сигнал в периодический, когерентный шуму. Разработана методика зтого процесса для усреднения на цифровом вычислителе CAT мнемотрон. Отношение сигнал-шум улучшено в 10–20 раз, так что стало возможным поручать ЭКГ плода, которые обнаруживают Р и Т зубцы, равно как и небольшие изменения изозлектрической линии во время родов.