The second Signal Processing and Monitoring in Labor workshop gathered researchers who utilize promising new research strategies and initiatives to tackle the challenges of intrapartum fetal monitoring. The workshop included a series of lectures and discussions focusing on: new algorithms and techniques for cardiotocogoraphy (CTG) and electrocardiogram acquisition and analyses; the results of a CTG evaluation challenge comparing state-of-the-art computerized methods and visual interpretation for the detection of arterial cord pH <7.05 at birth; the lack of consensus about the role of intrapartum acidemia in the etiology of fetal brain injury; the differences between methods for CTG analysis "mimicking" expert clinicians and those derived from "data-driven" analyses; a critical review of the results from two randomized controlled trials testing the former in clinical practice; and relevant insights from modern physiology-based studies. We concluded that the automated algorithms performed comparably to each other and to clinical assessment of the CTG. However, the sensitivity and specificity urgently need to be improved (both computerized and visual assessment). Data-driven CTG evaluation requires further work with large multicenter datasets based on well-defined labor outcomes. And before first tests in the clinic, there are important lessons to be learnt from clinical trials that tested automated algorithms mimicking expert CTG interpretation. In addition, transabdominal fetal electrocardiogram monitoring provides reliable CTG traces and variability estimates; and fetal electrocardiogram waveform analysis is subject to promising new research. There is a clear need for close collaboration between computing and clinical experts. We believe that progress will be possible with multidisciplinary collaborative research.

• MeSH
• acidóza diagnóza   MeSH
• algoritmy * MeSH
• elektrokardiografie metody   MeSH
• kardiotokografie metody   MeSH
• lidé MeSH
• monitorování plodu metody   MeSH
• počítačové zpracování signálu MeSH
• prenatální diagnóza MeSH
• těhotenství MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• těhotenství MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• kongresy MeSH
• práce podpořená grantem MeSH
• Research Support, N.I.H., Extramural MeSH
• Geografické názvy
• Spojené království MeSH

Cardiotocography (CTG) is a standard tool for the assessment of fetal well-being during pregnancy and delivery. However, its interpretation is associated with high inter- and intra-observer variability. Since its introduction there have been numerous attempts to develop computerized systems assisting the evaluation of the CTG recording. Nevertheless these systems are still hardly used in a delivery ward. Two main approaches to computerized evaluation are encountered in the literature; the first one emulates existing guidelines, while the second one is more of a data-driven approach using signal processing and computational methods. The latter employs preprocessing, feature extraction/selection and a classifier that discriminates between two or more classes/conditions. These classes are often formed using the umbilical cord artery pH value measured after delivery. In this work an approach to Fetal Heart Rate (FHR) classification using pH is presented that could serve as a benchmark for reporting results on the unique open-access CTU-UHB CTG database, the largest and the only freely available database of this kind. The overall results using a very small number of features and a Least Squares Support Vector Machine (LS-SVM) classifier, are in accordance to the ones encountered in the literature and outperform the results of a baseline classification scheme proving the utility of using advanced data processing methods. Therefore the achieved results can be used as a benchmark for future research involving more informative features and/or better classification algorithms.

• Publikační typ
• časopisecké články MeSH

The subject of this project is complex computer analysis of intrapartum fetal CTG. Using methods of artificial intelligence and synergy of the technical approach and clinical experiences we will propose and implement objective and in decision quality at least comparable system for decision support of the obstetrician during the delivery. During the project span database of at least 10000 deliveries will be collected in FN Brno including parameters such as pH of the fetus. The data will be annotated by independent experts. The database will be used for data mining purposes and evaluation of the developed methods. Following hypothesis will be tested. A: Algorithms of artificial intelligence and digital signal processing are able to distinguish between abnormal and normal CTGs while having lesser variability then clinician decision. B: For improvement of automatic evaluation it is necessary to use additional parameters – qualitative effects on performance of the system will be put under critical scrutiny

Předmětem grantu je komplexní počítačová analýza intrapartálního monitorování plodu. Za pomoci metod umělé inteligence a synergií technického přístupu a klinických zkušeností bude vytvořen systém pro podporu diagnostiky intrapartální hypoxie plodu. Bude vytvořen soubor cca. 10 000 těhotných obsahující intrapartální monitory a další data hodnotící výskyt hypoxie v peripartálním období. Data budou ohodnocena nezávislými experty. Databáze pak poslouží jako platforma pro dolování dat a pomůcka pro ověření vyvíjených metod. Testovány budou hypotézy, zda algoritmy umělé inteligence a číslicového zpracování signálu jsou schopny spolehlivě rozlišit abnormální KTG a zda předčí výsledky a/nebo variabilitu rozhodování lékaře. Dále bude testován význam využití doplňujících informací z anamnézy a kvalitativní vliv jednotlivých klinických příznaků na správnost automatické klasifikace a jednotlivé algoritmy.

• MeSH
• algoritmy MeSH
• diagnóza počítačová MeSH
• hypoxie plodu MeSH
• kardiotokografie MeSH
• monitorování plodu MeSH
• prenatální péče MeSH
• rozhodování pomocí počítače MeSH
• těhotenství MeSH
• Check Tag
• těhotenství MeSH

• Konspekt
• Gynekologie. Porodnictví
• NLK Obory
• gynekologie a porodnictví
• perinatologie a neonatologie
• NLK Publikační typ
• závěrečné zprávy o řešení grantu IGA MZ ČR

The most common approach to assess fetal well-being during delivery is monitoring of fetal heart rate and uterine contractions-the cardiotocogram (CTG). Nevertheless, 40years since the introduction of CTG to clinical practice, its evaluation is still challenging with high inter- and intra-observer variability. Therefore the development of more objective methods has become an issue of major importance in the field. Unlike the usually proposed approaches to assign classes for classification methods that rely either on biochemical parameters (e.g. pH value) or a simple aggregation of expert judgment, this work investigates the use of an alternative labeling system using latent class analysis (LCA) along with an ordinal classification scheme. The study is performed on a well-documented open-access database, where nine expert obstetricians provided CTG annotations. The LCA is proposed here to produce more objective class labels while the ordinal classification aims to explore the natural ordering, and representation of increased severity, for obtaining the final results. The results are promising suggesting that more effort should be put into this proposed approach.

• MeSH
• algoritmy MeSH
• kardiotokografie * MeSH
• odchylka pozorovatele MeSH
• počítačové zpracování signálu * MeSH
• ROC křivka MeSH
• srdeční frekvence plodu * MeSH
• strojové učení * MeSH

BACKGROUND: The fetal heart rate (FHR) is commonly monitored during labor to detect early fetal acidosis. FHR variability is traditionally investigated using Fourier transform, often with adult predefined frequency band powers and the corresponding LF/HF ratio. However, fetal conditions differ from adults and modify spectrum repartition along frequencies. AIMS: This study questions the arbitrariness definition and relevance of the frequency band splitting procedure, and thus of the calculation of the underlying LF/HF ratio, as efficient tools for characterizing intrapartum FHR variability. STUDY DESIGN: The last 30 minutes before delivery of the intrapartum FHR were analyzed. SUBJECTS: Case-control study. A total of 45 singletons divided into two groups based on umbilical cord arterial pH: the Index group with pH ≤ 7.05 (n = 15) and Control group with pH > 7.05 (n = 30). OUTCOME MEASURES: Frequency band-based LF/HF ratio and Hurst parameter. RESULTS: This study shows that the intrapartum FHR is characterized by fractal temporal dynamics and promotes the Hurst parameter as a potential marker of fetal acidosis. This parameter preserves the intuition of a power frequency balance, while avoiding the frequency band splitting procedure and thus the arbitrary choice of a frequency separating bands. The study also shows that extending the frequency range covered by the adult-based bands to higher and lower frequencies permits the Hurst parameter to achieve better performance for identifying fetal acidosis. CONCLUSIONS: The Hurst parameter provides a robust and versatile tool for quantifying FHR variability, yields better acidosis detection performance compared to the LF/HF ratio, and avoids arbitrariness in spectral band splitting and definitions.

• MeSH
• acidóza krev   MeSH
• asfyxie novorozenců diagnóza   MeSH
• fetální krev fyziologie   MeSH
• fraktály MeSH
• lidé MeSH
• monitorování plodu * MeSH
• novorozenec MeSH
• porodní děj MeSH
• srdeční frekvence plodu fyziologie   MeSH
• studie případů a kontrol MeSH
• těhotenství MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• novorozenec MeSH
• těhotenství MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• pozorovací studie MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

RATIONALE, AIMS AND OBJECTIVES: To evaluate obstetricians' inter- and intra-observer agreement on intrapartum cardiotocogram (CTG) recordings and to examine obstetricians' evaluations with respect to umbilical artery pH and base deficit. METHODS: Nine experienced obstetricians annotated 634 intrapartum CTG recordings. The evaluation of each recording was divided into four steps: evaluation of two 30-minute windows in the first stage of labour, evaluation of one window in the second stage of labour and labour outcome prediction. The complete set of evaluations used for this experiment is available online. The inter- and intra-observer agreement was evaluated using proportion of agreement and kappa coefficient. Clinicians' sensitivity and specificity was computed with respect to umbilical artery pH, base deficit and to Apgar score at the fifth minute. RESULTS: The overall proportion of agreement between clinicians reached 48% with 95% confidence intervals (CI) (CI: 47-50). Regarding the different classes, proportion of agreement ranged from 57% (CI: 54-60) for normal to 41% (CI: 36-46) for pathological class. The sensitivity of clinicians' majority vote to objective outcome was 39% (CI: 16-63) for the umbilical artery base deficit and 27% (CI: 16-42) for pH. The specificity was 89% (CI: 86-92) for both types of objective outcome. CONCLUSIONS: The reported inter-/intra-observer variability is large and this holds irrespective of clinicians' experience or work place. The results support the need of modernized guidelines for CTG evaluation and/or objectivization and repeatability by introduction of a computerized approach that could standardize the process of CTG evaluation within the delivery ward.

• MeSH
• kardiotokografie statistika a číselné údaje   MeSH
• klinické kompetence * MeSH
• koncentrace vodíkových iontů MeSH
• lidé MeSH
• odchylka pozorovatele MeSH
• porodnictví statistika a číselné údaje   MeSH
• reprodukovatelnost výsledků MeSH
• senzitivita a specificita MeSH
• software MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

V minulých letech byla naší skupinou vyvíjena ve spolupráci s fakultní nemocnicí v Brně Bohunicích aplikace Elektronická porodní kniha (EPK). Systém je určen jako náhrada papírové dokumentace pro záznam informací vztahujících se k porodu a obsahuje také základní informace z neonatologie. V současné době jsou v systému evidovány záznamy z celého minulého roku, což představuje více než 6000 porodů. To je již dostačující množství na to, abychom se začali zabývat otázkou využití těchto dat (v anonymizované podobě). Elektronická porodní kniha nemá za cíl konkurovat (či dokonce nahrazovat) zavedeným nemocničním informačním systémům. Nedávalo by to smysl a není to ani v možnostech tvůrců. Je v podstatě sama o sobě experimentem, zabývajícím se možnostmi evidence lékařských záznamů ve strukturované podobě s provázáním, což je velmi důležité, na možnost využití klinicky důležitých údajů, například pro účely odkazování na zdroje znalostí, hledání zajímavých (shluků, skupin) případů, či edukace. V případě odkazování na zdroje znalostí byl jako důkaz proveditelnosti realizován projekt využití technologie HL7 Infobutton. Tato technologie patří do množiny HL7 standardů a je založena na vyhledávání relevantních informací a znalostí s možností specifikace kontextu, ve kterém jsou tyto informace a znalosti požadovány. V druhém případě se jedná o vyhledávání podobných záznamů na bázi porovnávání podobnosti parametrů z vybraných částí záznamu. Tato část vychází z metody strojového učení nazývané případové usuzování. V minulém roce proběhlo několik experimentů s tímto porovnáváním a v současné době je na toto téma zpracovávána jedna z diplomových prací. Třetím příkladem využití dat z porodní knihy je realizace v první řadě edukačního systému pro hodnocení záznamu kardiotokogramu s možností vytváření a vyplňování testů. Zde byla porodní kniha (resp. model a databáze porodní knihy) využita pro tvorbu kostry edukačního a testového případu a byla využita řada ze shromažďovaných údajů. Tyto tři oblasti využití považujeme za podstatné a lékaři reálně využitelné.

• MeSH
• databáze jako téma MeSH
• kardiotokografie MeSH
• lidé MeSH
• on-line systémy * MeSH
• porod MeSH
• porodnictví * MeSH
• těhotenství MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• těhotenství MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH

BACKGROUND: Cardiotocography (CTG) is a monitoring of fetal heart rate and uterine contractions. Since 1960 it is routinely used by obstetricians to assess fetal well-being. Many attempts to introduce methods of automatic signal processing and evaluation have appeared during the last 20 years, however still no significant progress similar to that in the domain of adult heart rate variability, where open access databases are available (e.g. MIT-BIH), is visible. Based on a thorough review of the relevant publications, presented in this paper, the shortcomings of the current state are obvious. A lack of common ground for clinicians and technicians in the field hinders clinically usable progress. Our open access database of digital intrapartum cardiotocographic recordings aims to change that. DESCRIPTION: The intrapartum CTG database consists in total of 552 intrapartum recordings, which were acquired between April 2010 and August 2012 at the obstetrics ward of the University Hospital in Brno, Czech Republic. All recordings were stored in electronic form in the OB TraceVue®;system. The recordings were selected from 9164 intrapartum recordings with clinical as well as technical considerations in mind. All recordings are at most 90 minutes long and start a maximum of 90 minutes before delivery. The time relation of CTG to delivery is known as well as the length of the second stage of labor which does not exceed 30 minutes. The majority of recordings (all but 46 cesarean sections) is - on purpose - from vaginal deliveries. All recordings have available biochemical markers as well as some more general clinical features. Full description of the database and reasoning behind selection of the parameters is presented in the paper. CONCLUSION: A new open-access CTG database is introduced which should give the research community common ground for comparison of results on reasonably large database. We anticipate that after reading the paper, the reader will understand the context of the field from clinical and technical perspectives which will enable him/her to use the database and also understand its limitations.

• MeSH
• Apgar skóre MeSH
• databáze faktografické * MeSH
• distres plodu diagnóza   MeSH
• dospělí MeSH
• fetální krev chemie   MeSH
• kardiotokografie * MeSH
• koncentrace vodíkových iontů MeSH
• lidé MeSH
• počítačové zpracování signálu * MeSH
• porod MeSH
• poruchy acidobazické rovnováhy MeSH
• přístup k informacím * MeSH
• srdeční frekvence plodu * MeSH
• těhotenství MeSH
• Check Tag
• dospělí MeSH
• lidé MeSH
• těhotenství MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH
• přehledy MeSH

Interpretation of cardiotocogram (CTG) is a difficult task since its evaluation is complicated by a great inter- and intra-individual variability. Previous studies have predominantly analyzed clinicians' agreement on CTG evaluation based on quantitative measures (e.g. kappa coefficient) that do not offer any insight into clinical decision making. In this paper we aim to examine the agreement on evaluation in detail and provide data-driven analysis of clinical evaluation. For this study, nine obstetricians provided clinical evaluation of 634 CTG recordings (each ca. 60min long). We studied the agreement on evaluation and its dependence on the increasing number of clinicians involved in the final decision. We showed that despite of large number of clinicians the agreement on CTG evaluations is difficult to reach. The main reason is inherent inter- and intra-observer variability of CTG evaluation. Latent class model provides better and more natural way to aggregate the CTG evaluation than the majority voting especially for larger number of clinicians. Significant improvement was reached in particular for the pathological evaluation - giving a new insight into the process of CTG evaluation. Further, the analysis of latent class model revealed that clinicians unconsciously use four classes when evaluating CTG recordings, despite the fact that the clinical evaluation was based on FIGO guidelines where three classes are defined.

• MeSH
• kardiotokografie statistika a číselné údaje   MeSH
• lidé MeSH
• metody pro podporu rozhodování * MeSH
• odchylka pozorovatele MeSH
• porodnictví statistika a číselné údaje   MeSH
• reprodukovatelnost výsledků MeSH
• rozpoznávání automatizované metody   MeSH
• senzitivita a specificita MeSH
• systémy pro podporu klinického rozhodování * MeSH
• umělá inteligence * MeSH
• Check Tag
• lidé MeSH
• Publikační typ
• časopisecké články MeSH
• práce podpořená grantem MeSH

Článek popisuje vývoj a nasazení aplikace „Elektronická porodní kniha“, která vznikla jako elektronická podoba papírové dokumentace používané v porodnici FN Brno. Elektronická porodní kniha je implementována jako informační systém s uživatelským rozhraním a navázáním na databázový systém. Uživatelské rozhraní je implementováno v jazyce Java a pro ukládání a vyhledávání záznamů je použita relační databáze. Záznamy vedené v porodní knize slouží jako doplněk záznamu v nemocničním informačním systému. Elektronická porodní kniha je určena pro záznam informací vztahujících se k vstupním podmínkám porodu, průběhu porodu, jeho výsledku a akutní poporodní neonatologické péči. Vzniklý záznam čítá maximálně 66 parametrů, jejichž výskyt a časový vývoj je následně možné sledovat v přehledech vytvářených statistickým modulem aplikace. Článek dále obsahuje postřehy z následné fáze ladění a nasazení aplikace; a zabývá se otázkou obsahu záznamu z pohledu medicínského i provozního; a věnuje se problematice propojení požadavků zadavatele se současnými otázkami v oblasti strukturálního vedení elektronického záznamu a interoperability. Aplikace je vytvářena ve spolupráci s lékaři z gynekologicko-porodnického oddělení FN Brno, kde je v současné době také nasazena.

• MeSH
• databáze faktografické MeSH
• dítě MeSH
• elektronické zdravotní záznamy * trendy   MeSH
• lidé MeSH
• nemocniční informační systémy * normy   MeSH
• neonatologie MeSH
• novorozenec * MeSH
• postnatální péče MeSH
• ukládání a vyhledávání informací MeSH
• vedení porodu * MeSH
• Check Tag
• dítě MeSH
• lidé MeSH
• novorozenec * MeSH
• ženské pohlaví MeSH
• Publikační typ
• práce podpořená grantem MeSH