Lactate as an Early Marker of Intrapartum Fetal Hypoxia

Abstract

Background: Cardiotocography (CTG) is the main method for intrapartum fetal surveillance in many countries. The method has a high sensitivity, but a poor specificity, which leads to an increased rate of interventions compared with auscultation. Fetal blood sampling (FBS) was developed parallel to CTG, and can be used as an adjunct to diagnose or exclude fetal acidemia when the CTG tracing is non-reassuring. Lactate analysis has been shown as reliable as gold standard pH analysis, and FBS with lactate analysis has the advantages of a lower failure rate, shorter time from sampling to analysis result, and lactate concentration identifies the metabolic component of acidemia in contrast to pH. However, since guidelines for CTG interpretation cannot be regarded as fully evidence-based, neither can guidelines for the use of FBS. The aim of this thesis was to further increase the knowledge of FBS and measurements of fetal lactate concentrations as an adjunct in intrapartum fetal surveillance.

Materials and Methods: The study population consisted of women with a simplex pregnancy, gestational age ≥34 weeks, cephalic presentation and indication for FBS during labor. The cohort in papers I and II were women who had participated in a former RCT at ten obstetric units in Sweden. Study I included all 2992 women randomized to either pH-, or lactate analysis, and Study II included the 1496 women with lactate analysis. The cohort in studies III and IV were all consecutive women with FBS during labor at Karolinska University Hospital Solna, Sweden, during two years. In the 1st cohort, the 95^th percentile of all lactate values and the 5th percentile of all pH values were used as the definition of severe intrapartum acidemia and frequencies of adverse neonatal outcome were calculated. The neonates were classified according to birth weight as small/appropriate/large, and medians in lactate concentration at FBS were calculated in the total population and in acidemic cases as well as neonatal outcome according to birth weight groups. In the 2nd cohort, all CTG traces prior to FBSs were interpreted, and CTG patterns were correlated to acidemia at FBS. Delivery mode and neonatal outcomes were analyzed in relation to number of FBSs during labor, 1-2 vs ≥ 3.

Results: The risk of serious adverse neonatal outcome was 10 % or less in the high risk groups with severe intrapartum acidemia, and time interval from FBS to delivery was shorter in the pH group. In comparison between birth weight groups, the median lactate concentration at FBS in acidemic fetuses did not differ, nor did the proportion of acidemic fetuses at FBS or neonatal outcome. A CTG tracing with isolated reduced variability did not increase the risk of acidemia at FBS, severe variable decelerations and late decelerations correlated equally to acidemia, and tachycardia with either of those decelerations had the highest prevalence of acidemia. Neonatal outcome did not differ in labors with ≥ 3 FBSs compared with 1-2 FBSs, but cesarean delivery rate was 42 % vs 23 %, with an adjusted odds ratio of 2.0.

Conclusions: Acidemia in scalp blood is an early marker of intrapartum fetal hypoxia, and FBS can be used to prevent severe birth acidemia

Alternate abstract:

Kardiotokografi (CTG) är förutom periodvis avlyssning av fosterhjärtfrekvensen den grundläggande metoden för fosterövervakning under förlossning. Ett normalt CTGmönster är ett betryggande tecken på ett väl syresatt foster. Dock gäller inte det motsatta, då många friska foster ofta uppvisar CTG-förändringar någon period under förlossningen. CTG har således en hög sensitivitet, men låg specificitet med många falskt positiva test. CTG kräver dessutom en visuell tolkning vilket medför en avsevärd variation mellan olika CTG-bedömare.

Parallellt med CTG-teknikens införande utvecklades metoden att via blodprovstagning från fostrets hårbotten undersöka fosterblodets surhetsgrad via pH-mätning. pH-värdet sjunker både vid förhöjd koldioxid-halt utan syrebrist, vilket är vanligt under förlossning men inte utgör någon risk för fostret, och vid ökad produktion av mjölksyra (laktat) när syretillgången är otillräcklig, och cellerna växlar till icke syrekrävande energiproduktion. För att bättre komma åt den för fostret potentiellt hotande typen av pH-sänkning undersöktes möjligheten att analysera laktatkoncentrationen i fosterblod.

Metoden är kontrollerad i randomiserade studier och jämförbar med pH analys vad gäller barnutfall och kejsarsnittsfrekvens, men har den stora fördelen av enklare provtagning och kortare tid till provsvar då metoden endast kräver 5 µl blod, och små portabla mätare finns. pH-mätning av fosterblod kräver förhållandevis mycket blod (30-50 µl) vilket medför en hög misslyckandegrad i provtagning och/eller blodanalys. Mätning av laktathalten i fosterblod är väl utprövad och säker, och används på de flesta förlossningskliniker i Sverige och internationellt sett i flera länder. Eftersom riktlinjer för CTG-tolkning dock till stor del är expert-utlåtanden och konsensus-dokument, kan inte heller riktlinjer för skalpblodprovtagning anses vara evidens-baserade.

Detta avhandlingsarbete har syftat till att ytterligare öka kunskapen om laktatkoncentrationen i fosterblod och dess betydelse vid hotande syrebrist hos fostret under förlossningen. Ett delsyfte har varit att skapa evidensbaserade grunder för kliniska riktlinjer avseende skalpblodprovstagning som fosterövervakning under förlossning.

Neonatalt utfall efter uttalad surhetsgrad i skalpblodprov under förlossning – Studie I Delarbete I är en subanalys av en randomiserad studie som jämförde mätning av laktat och pH-mätning i skalpblodprov under förlossning. Målsättningen för studien var att undersöka risken för komplikationer och sjuklighet i nyföddhetstiden hos de fall som vid skalpblodprovstagning haft laktatnivåer långt över gränsnivån för att aktivt förlösa barnet. Syftet var att kunna ge mer detaljerade riktlinjer för handläggande vid olika grader av förhöjd laktatkoncentration. Vid CTG-förändringar som indikerade behov av skalpblodprov hade 1496 kvinnor lottats till analys av laktat och 1496 kvinnor till pH-analys.

Vi undersökte utfallet för fostren med den mest uttalade graden av pH-sänkning respektive laktatkoncentrations-stegring i skalpblod. Beräkning av den 95:e percentilen i laktat-analysgruppen och den 5:e percentilen i pH-analys-gruppen gav gränsvärdena laktatkoncentration 6.6 mmol/l samt pH värde 7.17, och värden över respektive under dessa nivåer definierades som allvarlig surhetsgrad i blodet under förlossning.

154 foster hade skalpblodprovsvärden utanför dessa gränser, och barnutfallet i denna högriskgrupp visade ändock låg risk för allvarlig nyföddhetskomplikation. Av de 154 nyfödda i denna högrisk-grupp hade 7.8% ett pH-värde < 7.00 i navelsträngsartär, 10,4% hade Apgar-poäng < 7 vid 5 minuters ålder och 2.6% hade syrebristrelaterad neurologisk påverkan i nyföddhetsperioden. Det förelåg