Introducción

La Organización Mundial de la Salud (OMS), estima que mueren 2.7 millones de lactantes durante su primer mes de vida cada ano, en igual número de casos se encuentra los mortinatos. Alrededor de la mitad de los fallecimientos acontece en las primeras 24 horas de vida, y un 75 % durante la primera semana. Se considera las 48 horas posteriores al nacimiento, como el momento clave para realizar un seguimiento a la madre y al niño para evitar y tratar enfermedades ^[1]. En Colombia, durante el periodo del 2005 al 2013 las afecciones originadas en el periodo perinatal produjeron el mayor número de las muertes en menores de cinco años, le siguieron las malformaciones congénitas, y los menores casos se presentaron en las enfermedades del sistema respiratorio durante este periodo ^[2].

La cuantificación de la posibilidad de ocurrencia futura de un evento determinado dentro de una gama de eventos posibles, es calculada con la probabilidad. Axiomáticamente los valores de la probabilidad toman valores siempre positivos entre cero y uno, de tal forma que la suma de la probabilidad de todos los hechos posibles sería igual a uno ^[3]. Historicamente el concepto de entropía nace con los trabajos de Carnot, en el diseño de máquinas térmicas que lograran el movimiento continuo aplicando para ello un mínimo de energía ^[4]. Posteriormente, este concepto fue reformulado en el estúdio de los gases ideales, la mecánica estadística y la termodinámica. La generalización de este concepto para los sistemas fuera del equilibrio, fue realizada por Boltzmann-Gibbs, definiendo formalmente la entropía equiprobable y no equiprobable ^[5].

Uno de los dispositivos electrónicos de uso más frecuente, que permite valorar el bienestar fetal, es el monitor eléctrico fetal (MEF); por medio de este dispositivo se evalúa la presencia o ausencia de aceleraciones y desaceleraciones de la frecuencia cardiaca (FC) fetal, así como sus características, en relación con los movimientos in útero del feto y la actividad uterina. La monitora fetal durante el trabajo de parto permite evaluar la necesidad de realizar intervenciones oportunas ^[6].

Para las gestantes de alto o bajo riesgo la monitorización fetal electronica ha demostrado como beneficio significativo la disminución en la incidencia de convulsiones neonatales, aunque sin influir en las tasas de mortalidad perinatal y a expensas de un aumento de los partos intervenidos ^[6]. La interpretación de los trazados de FC fetal, se ve influida por la variabilidad inter e intra observador, por lo cual su utilidad clónica continuó siendo tema de discusión ^[7]; esto ha sido la base para litigios respecto a lesiones en nacimientos ^[8]. Los primeros estudios hechos a obstetras experimentados, consistían en interpretar 150 registros cardiotocográficos, los cuales fueron entregados sin datos clínicos, y cuyas valoraciones debían ser clasificadas conforme a las tres categorías propuestas por el National Institute of Child Health and Human Development; se encontró que sólo el 57.7% de estas valoraciones coincidieron ^[9]. En la práctica clínica actual se desconocen los valores predictivos del monitoreo fetal, que les permitan a los profesionales decidir la mejor conducta ante cualquier caso adverso ^[10]. Lo anterior revela que aún no se ha llegado a una concordancia entre los obstetras respecto a la evaluación clínica de la condición fetal con la monitoria, para el diseño de propuestas de manejo obstétrico ^[11], y se ha mostrado que con otras pruebas podría mejorar su capacidad diagnostica ^[12]. Por esta razón, la monitoria en la actualidad no se considera una prueba diagnóstica, sino solo un examen del cual se obtiene una interpretación, que debe ser analizada junto con el resto de información clínica para el establecimiento de un diagnostico real.

Para estudiar el funcionamiento del corazón, muchas investigaciones recientes emplean el análisis de la variabilidad de la frecuencia cardíaca (VFC). Sin embargo, los métodos lineales clásicos utilizados no pueden explicar toda la información condensada en la variabilidad de latido a latido ^[13]. Entre los trabajos desarrollados en el contexto de métodos no lineales, se revelo que la dinámica cardíaca patológica del adulto se asocia a un comportamiento periódico, o bien a un comportamiento altamente irregular, en cambio un comportamiento normal se encuentra en medio de estos dos extremos ^[14]. Partiendo de esta nueva concepción de normalidad y enfermedad, se desarrolló una cuantificación de la FC fetal mediante un método físico y matemático fundamentado en la teoría de la probabilidad y la relación S/k de la entropía. Los valores de la relación S/k determinaron el rango de valores normales, que determinan la diferencia entre salud y enfermedad, así como todas las posibles dinámicas cardíacas fetales que podrían presentase, independientemente de las enfermedades que se hayan diagnosticado durante el embarazo. Esta metodología diagnostica aparte de diferenciar entre salud y enfermedad, evalúa eventos no perceptibles desde parámetros clínicos convencionales como lo son, las taquicardias, bradicardias, intentos fallidos de inducción del parto, y Riesgo de Pérdida de Bienestar Fetal (RPBF). Adicionalmente proporciona a la práctica clínica una herramienta de ayuda diagnostica más precisa que permite evaluar enfermedades crónicas, su evolución y los casos en que se agudizan, así mismo permite evidenciar los casos que ya tienen un comportamiento agudo ^[15].

El propósito del presente estudio es confirmar la aplicabilidad clínica de la metodología diagnostica previamente desarrollada para evaluar el trazado del Monitoreo Fetal Electrónico (MFE), fundamentada en la probabilidad y la relación S/k de la entropía ^[15].

Materiales y métodos

Definiciones

Probabilidad Laplaciana de la frecuencia cardíaca fetal: es el número de veces en que aparece cada frecuencia cardíaca NA en intervalos de 10 segundos, dividido entre el total de frecuencias cardíacas de todo el trazado (N).

Entropía y proporción S/k del trazado del MFE: Para el caso de sistemas con distribuciones no equiprobables, como el hallado en este estudio se calculó con la ecuación de Boltzmann-Gibbs.

El despeje algebraico de la constante de Boltzmann deja la ecuación 2 en términos de la relación S/k, así:

Siendo S la entropóa de la monitoría, k la constante de Boltzmann (1.38x10-23 Joules/kelvin), y Pn es la probabilidad del n-ésimo estado.

Procedimiento

Este es un estudio físico matemático de tipo observacional de corte transversal para evaluar el trazado del MFE con y sin stress. Adicionalmente, se realizó un estudio ciego, para ello fueron seleccionados 25 trazados del MFE de 20 minutos de pacientes en el último trimestre de embarazo y enmascaradas la evaluación clónica convencional del trazado del MFE. Una parte de los trazados del MFE fueron seleccionados y evaluados bajo parámetros convencionales por obstetras de la Clónica de la Sabana, la otra parte proviene de bases de datos de investigaciones previas del grupo Insight, evaluadas de igual forma por obstetras expertos.

Los trazados del MFE seleccionados para el estudio corresponden a 10 trazados evaluados como ACOG I, con resultado reactivo provenientes de pacientes sin compromiso clónico, 15 como ACOG III, con resultado no reactivo asociado a Riesgo de Pérdida de Bienestar Fetal.

Los trazados provienen de un monitor fetal electrónico de marca Corometrics que registra la frecuencia cardíaca fetal en el papel con una velocidad de 3 centímetros por minuto y una escala de 30 latidos por minuto por cada centímetro de papel.

A continuación, los valores máximos y mínimos de la FC en intervalos de 10 segundos fueron tabulados y se realizó la medición de cuántas veces se repitió la FC en el trazado y se sumaron todas las apariciones de estas frecuencias para cada registro, para realizar el cálculo de probabilidades (ver ecuación 1). Calculada la probabilidad se halló el valor máximo, luego se halló la entropía y las relaciones S/k de la entropía (ver ecuación 2 y 3). Con base en estos valores, se estableció el diagnostico físico y matemático y se comparó con la evaluación clónica convencional para establecer similitudes y diferencias entre la capacidad diagnóstica lograda.

Se calculó sensibilidad y especificidad, estas medidas se realizaron a traves de una clasificación binaria donde los verdaderos positivos (VP) corresponden al número de trazados clasificados como no reactivos y que se encuentran dentro de los valores matemáticos correspondientes a anormalidad, falsos positivos (FP) es el número de trazados que matemáticamente se comportan como estudios dentro de la anormalidad y cuya evaluación clónica es reactiva, falsos negativos (FN) es el número de trazados evaluados clónicamente como no reactivos pero cuyos valores matemáticos se corresponden con normalidad y finalmente verdaderos negativos (VN) definidos como el número de trazados evaluados clónicamente como reactivos y cuyos valores matemáticos también se asocian con la normalidad.

Para evaluar la concordancia entre la evaluación físico-matemática y la evaluación clónica convencional se calculó el coeficiente Kappa a través de la siguiente fórmula:

Donde Co es el número de pacientes con el mismo diagnóstico de acuerdo con la evaluación físico matemática y con el Gold Standard, que corresponde a la evaluación clónica convencional. To totalidad de observaciones, es decir, la totalidad de trazados analizados. Ca son las concordancias atribuibles al azar, que se calculan de acuerdo con la siguiente fórmula:

Donde f ₁ es el número de trazados que presentan valores matemáticos dentro de los límites de normalidad, C_i es el número de trazados reactivos, f₂ es el número de trazados que presentan valores matemáticos asociados a anormalidad, C₂ es el número de trazados clasificados como no reactivos y To es el número total de trazados.

Resultados

La probabilidad de las FC fetales (tabla 1) vario entre 0 y 0,9 para los trazados evaluados. Los trazados de MFE asociadas a normalidad presentaron probabilidades que variaron entre 0 y 0,3917, y las patológicas variaron entre 0 y 0,9. El valor de la relación S/k de la entropía oscilo entre -0,4675 y -2,1383; para los trazados clónicamente normales estos valores se encontraron entre -1,7157 y -2,0528 y para los trazados anormales entre -0,4675 y -2,1383.

Tabla 1 Las columnas representan los valores de la distribución de las probabilidades de 10 de los trazados de monitoras fetales seleccionadas. 

Con base en estos valores se estableció el diagnostico matemático (tabla 2), encontrando que de las 10 monitoras clónicamente asociadas a normalidad, 8 presentaron un diagnóstico matemático de normalidad, mientras que 2 presentaron un diagnóstico de evolución a enfermedad. Por otro lado, de las 15 monitoras asociadas clónicamente a enfermedad, se encontró que 13 presentaron un diagnóstico matemático de enfermedad, mientras que 2 se encontraron en evolución entre ambos estados. Al realizar las medidas estadísticas se encuentra una sensibilidad de 0,87 y una especificidad de 0,8, y un coeficiente Kappa de 0,71.

TABLA 2 Evaluación convencional de enfermedades y estados de interés en la práctica clínica presentados durante el embarazo, junto con la interpretación convencional del trazado del monitoreo fetal y la clasificación de la monitoria según las guías American College of Obstetricians and Gynecologysts (ACOG), los valores S/k: de la proporción de la entropia, Max P: la probabilidad maxima encontrada dentro de la distribución de probabilidades de cada trazado, y Dx. Matemático: diagnostico matemático, donde N: normal y E: evolución y P: patológico. 

Discusión

Este es el primer trabajo en el cual se confirma la aplicabilidad clónica de la metodología diagnóstica diseñada previamente para evaluar el trazado del MFE a partir de los valores discretos de la FC fetal, calculando la probabilidad y las relaciones S/k de la entropóa en cada una de las monitoróas fetales seleccionadas para el estudio. La metodologóa diferencióo de forma objetiva y reproducible normalidad de enfermedad independientemente del origen de la alteracióon de la frecuencia cardóaca, detectando tanto bradicardias como taquicardias, a partir de los valores de probabilidad y la entropóa, estableciendo ademóas un rango especial para evolucióon entre normalidad y enfermedad, de importancia clónica a nivel preventivo.

Cabe resaltar que hubo casos evaluados clónicamente con categoría I (normal), donde el diagnóstico matemático arrojó un diagnosticó de evolución a la enfermedad, como es el caso del trazado 4 del MFE, dado que se encuentran dentro del rango [2.0290-2.1667], según los valores establecidos previamente ^[15]. Esto revela que la metodología puede detectar alteraciones leves su diagnosticadas, por lo que se esperaba que las medidas estadísticas de sensibilidad, especificidad y coeficiente Kappa, no presentaran los valores máximos, como efectivamente sucedió. Los trazados del MFE 6 y 7 presentaron un diagnostico matemático de evolución a la enfermedad, al ubicarse dentro del rango [2.0290-2.1667]. El valor máximo de probabilidad para los trazados del MFE 4, 6 y 7 revela que se encuentran dentro de los rangos de enfermedad [0,152-0,274], establecidos previamente ^[15]. Vale la pena resaltar que los trazados del MFE fueron evaluados con el fin de desarrollar un experimento teórico-practico simplificador, pues al evaluar sus características matemáticas con base en una estructura teórica apropiada, en este caso la entropía y la relación S/k, es posible establecer diferencias matemáticas esenciales entre los dos estados evaluados y de este modo desarrollar predicciones que puedan ser comprobadas con los casos restantes.

La presente metodología evidencia la importancia de contar con un valor numérico para evaluar la dinámica, pues no sólo es posible establecer un estado de normalidad o enfermedad, sino observar objetivamente el nivel de gravedad, que se asocia a un aumento o una disminución importante de los valores y la relación S/k de la entropía, así como a probabilidades máximas muy altas o muy bajas. De este modo es posible determinar qué pacientes requieren un seguimiento más estricto, y evaluar objetivamente los cambios de un mismo paciente en el tiempo.

Se han desarrollado diferentes estudios que evidencian la dificultad de establecer la monitora fetal como una medida diagnóstica y predictiva a nivel clónico ^[6,9]. Tal es el caso de un estudio realizado con el propósito de encontrar valores predictivos del monitoreo fetal en embarazos prolongados, a partir de la evaluación de la frecuencia cardíaca sin estrés NST (Non Stress Test) y con estrés OCT (Oxytocin contracción Test) donde se hallaron valores de especificidad del 76.25% y con estrés con sensibilidad del 29.4%. Sin embargo, estos resultados se alejan de manera significativa de los valores reportados en la literatura mundial que estima valores entre 82 - 94 % para NST y para OCT 41 % ^[10]. Las NTS y OCT con reporte dudoso fueron incluidas en el grupo de monitoras no Reactivas, para evitar riesgo de hipoxia fetal o sufrimiento fetal agudo. No obstante, el estudio no encontró valores predictivos confiables de aplicación clínica, sugiriendo a cambio la necesidad de desarrollar pruebas más sensibles que disminuyan la tasa de falsos positivos en la prueba NST ^[10]; la MEF anteparto aislada no permite por sí sola predecir o no enfermedad, ni qué tipo de enfermedad, es por esto que es necesario analizar otras pruebas de bienestar fetal ^[16] para establecer un diagnostico.

Este es un ejemplo de que sigue siendo un desafío dentro de la práctica clónica establecer los patrones normales y anormales de FC fetal, dadas las variaciones asociadas a la edad estacional y las respuestas fisiológicas de un feto prematuro en comparación con un feto a término. Por otra parte, la metodología desarrollada por Rodríguez para la evaluación del trazado de la monitora fetal ^[15], evidenció que a partir de las distribuciones de las probabilidades de la frecuencia cardiaca es posible diferenciar un trazado de monitora fetal normal, de una que no presenta aceleraciones o que presenta desaceleraciones pronunciadas de acuerdo con la observación médica convencional, en cualquier monitora asociada a un feto con edad gestacional de 28 semanas o más, sin tener en cuenta criterios como la etiología del estado patológico, factores de riesgo o análisis de tipo estadístico. Estas diferencias pueden ser cuantificadas con la relación S/k de la entropía, debido a que se están evaluando las diferentes formas de auto organización de distribuciones de probabilidades. Dado que este es un examen no invasivo, de amplia cobertura y de bajo costo, su implementación en la práctica clónica puede traer muchas ventajas tanto a nivel clónico como económico.

En la medicina, en particular en el tarea de cardiología, la aplicación de teorías físicas y matemáticas ha contribuido en la creación de nuevos diagnósticos clónicos para la evaluación de la dinámica cardíaca fetal, neonatal y de adulto ^[15,17-19]. Teorías como la de los sistemas dinámicos, la geometría fractal, la probabilidad y la entropía, en el estudio de la dinámica cardíaca, han contribuido a establecer diferencias entre dinámicas cardiacas agudas, crónicas y normales, así como su evolución a estados adversos o favorables, de manera objetiva y reproducible, todas ellas de aplicación clónica y de ayuda diagnóstica ^[15,17-19]. También, se ha evaluado la dinámica cardíaca neonatal ^[18]. Recientemente se desarrolló una evaluación matemática de variables fisiológicas en pacientes de la unidad de cuidados intensivos logrando establecer predicciones de mortalidad objetivas y reproducibles, de aplicación clónica ^[19].