Arq Bras Cardiol abc Arquivos Brasileiros de Cardiologia Arq. Bras. Cardiol. 0066-782X 1678-4170 Sociedade Brasileira de Cardiologia - SBC dv7stS9JzbxV8sKm44PgbmH S0066-782X2022005013405 S0066-782X2022001000587 10.36660/abc.20210843 Artigo Original Avaliação Eletrocardiográfica de Recém-Nascidos Normais na Primeira Semana de Vida – Estudo Observacional Pimenta Marina de Souza 1 0000-0003-4116-6835 Samesima Nelson 2 0000-0001-6134-629X Pastore Carlos Alberto 2 Krebs Vera Lucia Jornada 1 Leal Gabriela Nunes 1 Carvalho Werther Brunow de 1 Hospital das Clínicas Faculdade de Medicina Universidade de São Paulo São Paulo SP Brasil Instituto da Criança (ICr) – Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina , Universidade de São Paulo , São Paulo , SP – Brasil Hospital das Clínicas Faculdade de Medicina Universidade de São Paulo São Paulo SP Brasil Instituto do Coração (InCor) – Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina , Universidade de São Paulo , São Paulo , SP – Brasil Correspondência: Carlos Alberto Pastore • Unidade Clínica de Eletrocardiografia – Instituto do Coração (InCor) – Hospital das Clínicas HCFMUSP – Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo – Av. Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44 – AB. CEP 05493-900, São Paulo, SP – Brasil E-mail: ecg_pastore@incor.usp.br

Contribuição dos autores

Concepção e desenho da pesquisa: Pimenta MS, Samesima N, Pastore CA, Krebs VLJ, Carvalho WB; Obtenção de dados: Pimenta MS, Krebs VLJ, Leal GN; Análise e interpretação dos dados e Revisão crítica do manuscrito quanto ao conteúdo intelectual importante: Pimenta MS, Samesima N, Pastore CA, Krebs VLJ, Leal GN, Carvalho WB; Análise estatística: Samesima N; Obtenção de financiamento: Pastore CA; Redação do manuscrito: Pimenta MS.

Potencial conflito de interesse

Não há conflito com o presente artigo

 02 09 2022 10 2022 119 4 587 592 04 10 2021 09 02 2022 06 04 2022 This is an Open Access article distributed under the terms of the Creative Commons Attribution License, which permits unrestricted use, distribution, and reproduction in any medium, provided the original work is properly cited. Resumo Fundamento

O período neonatal é marcado por muitas alterações importantes no sistema cardiovascular, principalmente na primeira semana de vida. Diferentemente da população adulta, estudos sobre dados de eletrocardiograma (ECG) no período neonatal são escassos. Este é o primeiro estudo a descrever alterações eletrocardiográficas em uma coorte de recém-nascidos com ecocardiogramas normais.

 Objetivos

Analisar padrões eletrocardiográficos de uma população de recém-nascidos a termo, sem anomalias morfológicas ou funcionais cardíacas, e comparar os resultados com a literatura.

 Métodos

Neste estudo observacional, ecocardiogramas e resultados de ECG de 94 neonatos divididos em três grupos etários (até 24 horas, entre 25 e 72 horas, e entre 73 e 168 horas de vida) foram avaliados e comparados com aqueles descritos por Davignon et al. Um valor de p < 0,05 foi considerado estatisticamente significativo.

 Resultados

Diferenças significativas na direção da onda T foram detectadas nas derivações V1 (p= 0,04), V2 (p= 0,02), V3 (p= 0,008) e V4 (p= 0,005). Houve diferenças entre nossos resultados e a literatura atual na maioria dos parâmetros.

 Conclusão

Recém-nascidos a termo com menos de 24 horas de vida apresentaram significativamente mais ondas T positivas que aqueles com mais horas de vida. Encontramos muitas diferenças nos parâmetros de ECG em comparação aos descritos por Davignon et al., particularmente nas amplitudes de P, Q, R, S, duração do QRS, R/S e R+S. Esses achados indicam a necessidade de mais estudos para uma interpretação definitiva do ECG em recém-nascidos.

 Eletrocardiografia Miócitos Cardíacos Recém-Nascido Introdução

O período neonatal é marcado por muitas alterações anatômicas e hemodinâmicas, especialmente na primeira semana de vida, quando ocorre a transição do padrão de circulação fetal para neonatal. 1 , 2 No feto, a placenta é um leito vascular de baixa resistência, e o ventrículo direito (VD) é o ventrículo dominante, responsável por aproximadamente 60% do débito cardíaco. O coração trabalha com uma carga de trabalho quase constante, com circulação de alto volume e baixa resistência. Após a secção do cordão umbilical e a primeira respiração, ocorrem diminuição da resistência vascular pulmonar e aumento na resistência vascular sistêmica. A pressão e o fluxo no VD diminuem e a pós-carga aumenta quando a placenta é removida, e o débito do ventrículo esquerdo (VE) aumenta em duas vezes com o aumento no fluxo de sangue pulmonar. O foramen ovale e o ductus arteriosus se fecham, e a predominância ventricular muda do VD para o VE, com subsequente aumento no tamanho e número dos cardiomiócitos. 1 , 3

Não se sabe se essas alterações circulatórias nos primeiros dias de vida podem levar a diferentes padrões no eletrocardiograma (ECG). Alterações hemodinâmicas são avaliadas na prática clínica por meio de parâmetros clínicos (frequência cardíaca, saturação de oxigênio, padrão respiratório, auscultação cardíaca) e exames complementares (p.ex. ecocardiograma, lactato sérico, e bicarbonato de sódio). Contudo, diferentemente da população adulta, estudos eletrocardiográficos no período neonatal são escassos. 4

O objetivo deste estudo foi descrever os achados eletrocardiográficos em neonatos a termo sem malformações cardíacas e função cardiovascular normal durante a internação e compará-los com os achados descritos por Davignon et al. 2 Este é o primeiro estudo correlacionando os achados eletrocardiográficos com ecocardiograma normal em uma coorte de neonatos.

 Métodos População

Neste estudo observacional, entre agosto de 2016 e julho de 2018, foram avaliados resultados de ECG e ecocardiogramas de neonatos em seus primeiros sete dias de vida (168 horas), todos nascidos em uma unidade neonatal terciária em São Paulo, Brasil.

 Aspectos éticos

O estudo foi aprovado pelo Comitê de Ética do Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo (aprovação número CPE 272/13/2016; CAPPesq 1.662.356) e conduzido de acordo com a Declaração de Helsinki. O comitê de ética dispensou o estudo da necessidade de um termo de consentimento, uma vez que os exames de ECG e ecocardiograma são rotinas na unidade neonatal.

Os critérios de inclusão foram idade gestacional (IG) entre 37 e 41 semanas e seis dias, e menos de 169 horas de idade pós-natal. Malformações cardíacas foram excluídas por ecocardiograma nas primeiras 169 horas de vida. Todos os recém-nascidos apresentaram função cardiovascular normal durante a hospitalização.

Recém-nascidos com malformações não cardíacas importantes, tais como anormalidades neurológicas e cromossômicas, IG inferior a 37 semanas ou maior ou igual a 42 semanas, ou com anormalidades no ecocardiograma tais como malformações cardíacas (cardiopatias congênitas, disfunção valvar, defeito do septo, coarctação da aorta), hipertensão pulmonar persistente, limitações funcionais, e evolução cardiovascular anormal durante hospitalização foram excluídas.

Os recém-nascidos forma divididos por idade pós-natal em três grupos: até 24 horas, entre 25 e 72 horas, e entre 73 e 168 horas de vida para possibilitar a comparação de nossos achados com os descritos por Davignon et al. 2

 ECG de 12 derivações

ECG de 12 derivações (Philips PageWriter TC20©, Koninklijke Philips, N.V.) foi realizada e analisada em todos os recém-nascidos por um único investigador, treinado, não cego. Eletrodos com gel sólido adesivo foram posicionados sobre os ombros direito e esquerdo, cristas ilíacas e V1-V6 como recomendado por diretrizes 5 ( Figura 1 ). Os ombros e as cristas ilíacas foram escolhidos em vez dos braços e pernas devido à movimentação corporal intensa natural do recém-nascido, a fim de se reduzir ruídos e melhorar sinais do ECG. 6

Posicionamento dos eletrodos do eletrocardiograma em recém-nascidos.

Os seguintes parâmetros foram avaliados:

- frequência cardíaca (bpm, automaticamente medida pelo aparelho),

- eixo QRS no plano frontal (°),

- amplitude (mm) e duração (ms) da onda P e duração do intervalo PR no DII (ms),

- amplitude de: onda Q em DIII, aVF e V5-V6, onda R em aVR, V1-V2 e V4-V6, e ondas S em V1-V2 e V4-V6 (mm),

- razão R/S em V1 e V6,

- duração do QRS, intervalos QT e QTc (corrigido pela fórmula de Bazzet) em V2 (ms), e

- duração da onda T (ms) e orientação (+ / -) em todas as 12 derivações.

 Ecocardiograma

Um ecocardiograma bidimensional com Doppler detalhado foi realizado em todos os indivíduos por um cardiologista pediátrico experiente de plantão. O equipamento usado foi um Philips CX50 (Koninklijke Philips N.V.), com transdutores multifrequenciais S8-3 e S12-4. Medidas ecocardiográficas em modo M do átrio esquerdo, VD, VE, parede posterior, e diâmetros diastólico e sistólico do VE foram obtidas seguindo-se as diretrizes da American Society of Echocardiography . 7 A fração de ejeção do VE foi obtida pelo método Teichholz e considerado normal se maior ou igual a 55%.

 Análise estatística

Características qualitativas das mães e recém-nascidos foram descritas em frequências relativas e absolutas. Características quantitativas foram descritas utilizando-se medidas de resumo (média e desvio padrão) para todos os indivíduos. 8 , 9 Parâmetros eletrocardiográficos foram descritos de acordo com doenças maternas tais como hipertensão (ausente, primária, gestacional, primária + gestacional), e diabetes mellitus (ausente, tipo 1, tipo 2, gestacional). Com base no peso ao nascer, os neonatos foram classificados como pequeno para a idade gestacional (PIG), adequado para a idade gestacional (AIG), e grande para a idade gestacional (GIG); os valores foram descritos como medidas de resumo, e comparados quanto às categorias de interesse por análise de variância ( one-way ANOVA), seguido por comparações múltiplas de Bonferroni quando p<0,05. 10

Foi realizado o teste de normalidade da distribuição de dados Kolmogorov-Smirnov, e a presunção de normalidade foi aceita para a maioria dos parâmetros avaliados. Como essa é uma presunção relativamente fraca da ANOVA, ela foi conduzida para todas as variáveis sem que houvesse perda de poder nas análises, uma vez que o teorema central do limite garante a normalidade da distribuição da média, mesmo sem normalidade dos dados.

Os parâmetros foram descritos em curvas de percentis e comparados com valores normais de acordo com os percentis descritos por Davignon et al. 2 As análises foram realizadas usando o programa IBM-SPSS para Windows versão 22.0. Um valor de p<0,05 foi considerado estatisticamente significativo.

 Resultados

Durante o período do estudo, houve 2883 nascidos vivos na unidade neonatal, 1916 nascidos a termo. Exames de ecocardiogramas foram conduzidos em 753 recém-nascidos; 310 eram nascidos a termo e, desses, 191 não apresentavam nenhuma alteração anatômica significativa.

O exame de ECG foi realizado em 113 recém-nascidos, e 19 foram excluídos por apresentarem importantes malformações não cardíacas, principalmente anomalias do sistema nervoso central ou síndromes genéticas. A série final do presente estudo foi composta 94 pacientes.

As características clínicas dos recém-nascidos estão apresentadas na Tabela 1 . Os percentis dos parâmetros eletrocardiográficos estudos estão descritos na Tabela 2 . Na comparação entre grupos por idade ( Tabela 3 ), os recém-nascidos com menos de 24 horas de vida tiveram uma proporção significativamente maior de ondas T positivas em comparação a recém-nascidos com mais horas de vida (25-72 horas e 73-168 horas) nas derivações V1 (p = 0,04), V2 (p = 0,02), V3 (p = 0,008), e V4 (p = 0,005).

Características clínicas do recém-nascidos avaliados (n=94)
Variáveis Número (%)
Grupo etário (horas de vida)
≤24 horas 11 (12)
25-72 horas 46 (49)
73-168 horas 37 (39)
Classificação (peso)
PIG 9 (10)
AIG 77 (82)
GIG 8 (8)
Parto
Vaginal 31 (33)
Fórceps 9 (10)
Cesárea 54 (57)
Sexo
Feminino 53 (56)
Masculino 40 (43)
Indeterminado 1 (1)
Média (DP)
IG (semanas) 38,6 (1,1)
Peso ao nascer (gramas) 3184 (551)

IG: idade gestacional; PIG: pequeno para a idade gestacional; AGA: adequado para a idade gestacional; GIG: grande para a idade gestacional; DP: desvio padrão.

Percentis dos parâmetros eletrocardiográficos
Parâmetro <24horas de vida 24-72 horas de vida 73-168 horas de vida
5% 50% 95% 5% 50% 95% 5% 50% 95%
Frequência cardíaca (bpm) 92,14 122,09 152,04 98,91 122,72 146,53 102,18 131,05 159,92
Ampl P DII (mm) 0,04 0,11 0,18 0,06 0,13 0,21 0,06 0,13 0,21
PR DII (ms) 70,55 92,73 114,91 71,43 99,13 126,83 73,40 98,38 123,36
QT V2 (ms) 227,59 301,82 376,04 206,84 293,48 380,12 202,20 274,05 345,90
QRS axis ( ° ) 54,61 126,36 198,12 61,59 128,75 195,91 58,09 134,44 210,79
Ampl Q DIII (mm) 0,03 0,41 0,79 0,05 0,34 0,64 0,02 0,36 0,70
Ampl Q aVF (mm) 0,00 0,30 0,65 0,00 0,23 0,47 0,00 0,27 0,59
Ampl Q V5 (mm) 0,00 0,10 0,28 0,00 0,04 0,15 0,00 0,10 0,29
Ampl Q V6 (mm) 0,00 0,13 0,32 0,00 0,06 0,18 0,00 0,12 0,31
Ampl R aVR (mm) 0,00 0,33 0,83 0,00 0,33 0,71 0,00 0,25 0,66
Ampl R V1 (mm) 0,15 1,25 2,35 0,42 1,13 1,85 0,38 1,13 1,88
Ampl R V2 (mm) 0,56 1,35 2,14 0,46 1,19 1,92 0,43 1,27 2,11
Ampl R V4 (mm) 0,76 1,74 2,71 0,76 1,57 2,38 0,78 1,57 2,37
Ampl R V5 (mm) 0,35 1,41 2,48 0,51 1,30 2,09 0,49 1,29 2,09
Ampl R V6 (mm) 0,39 1,26 2,12 0,36 1,17 1,98 0,43 1,14 1,85
Ampl S V1 (mm) 0,24 1,00 1,75 0,00 0,97 2,10 0,00 0,67 1,37
Ampl S V2 (mm) 0,57 1,40 2,23 0,15 1,34 2,52 0,12 1,08 2,04
Ampl S V4 (mm) 0,00 1,21 3,23 0,07 0,97 1,87 0,08 0,88 1,67
Ampl S V5 (mm) 0,00 0,77 2,10 0,00 0,75 1,59 0,09 0,62 1,15
Ampl S V6 (mm) 0,00 0,59 1,66 0,00 0,67 1,51 0,08 0,52 0,96
R/S V1 0,24 1,37 2,50 0,00 2,10 5,87 0,00 2,38 5,46
R/S V5 0,00 5,26 18,79 0,00 3,03 8,63 0,00 3,41 11,42
R/S V6 0,00 5,31 17,78 0,00 3,32 9,46 0,00 3,17 8,20
R + S V2 (mm) -9,16 -0,46 8,25 -11,73 -1,44 8,86 -7,37 1,88 11,13
R + S V4 (mm) -14,88 5,23 25,33 -3,11 5,98 15,07 -3,29 6,97 17,24
S V2 + R V5 (mm) 1,68 2,81 3,94 1,19 2,64 4,09 1,14 2,38 3,61
S V1 + R V6 (mm) 1,01 2,25 3,50 0,72 2,14 3,55 0,88 1,81 2,73
Dur QRS V5 (ms) 40,00 40,00 40,00 30,60 44,78 58,97 27,41 46,49 65,56

Ampl: amplitude; bpm: batimentos por minuto; Dur: duração; mm: milímetros; ms: milissegundos.

Parâmetros eletrocardiográficos de onda T por grupo etário
Variável Horas de vida p
≤24 25-72 73-168
Onda T em V1. n (%) 0,04
Positiva 5 (45) 8 (17) 2 (5)
Negativa 3 (27) 23 (50) 23 (62)
Minus-plus 3 (27) 15 (33) 12 (32)
Onda T em V2. n (%) 0,02
Positiva 6 (54) 7 (15) 4 (11)
Negativa 4 (36) 21 (46) 23 (62)
Minus-plus 1 (9) 18 (39) 10 (27)
Onda T em V3. n (%) 0,008
Positiva 8 (73) 12 (26) 5 (13)
Negativa 2 (18) 15 (33) 20 (54)
Plus-minus 0 (0) 1 (2) 0 (0)
Minus-plus 1 (9) 18 (39) 12 (32)
Onda T em V4. n (%) 0,005
Positiva 10 (91) 27 (59) 13 (35)
Negativa 1 (9) 10 (22) 21 (57)
Indeterminada 0 (0) 2 (4) 0 (0)
Plus-minus 0 (0) 1 (2) 1 (3)
Minus-plus 0 (0) 6 (13) 2 (5)
Onda T em V5. n (%) 0,49
Positiva 10 (91) 34 (74) 22 (59)
Negativa 1 (9) 8 (17) 12 (32)
Indeterminada 0 (0) 1 (2) 1 (3)
Plus-minus 0 (0) 2 (4) 2 (5)
Minus-plus 0 (0) 1 (2) 0 (0)
T Orientation V6. n (%) 0,62
Positiva 9 (82) 36 (78) 26 (70)
Negativa 2 (18) 6 (13) 9 (24)
Indeterminada 0 (0) 1 (2) 0 (0)
Plus-minus 0 (0) 3 (6) 2 (5)
Minus-plus 0 (0) 0 (0) 0 (0)

Teste ANOVA

Ao se comparar os valores encontrados com os valores estimados extraídos do estudo de Davignon et al. 2 ( Tabela 4 ), detectamos diferenças estatisticamente significativas em vários parâmetros em todos os grupos etários (≤24 horas, entre 25e 72 horas, e entre 73 e 168 horas de vida), tais como amplitude das ondas P, Q, R e S, duração do QRS, e relação entre R e S (R/S e R+S).

Razão de amplitude/duração de alguns parâmetros eletrocardiográficos entre o estudo de Pimenta et al. e o de Davignon et al.2
Variável Horas de vida
<24 25-72 73-168
Amplitude da onda P (DII) 0,36 0,18 0,23
Amplitude da onda Q
DIII 3,41 2,83 2,76
aVF 3,33 2,30 3,00
V5 1,10 1,4 1,10
V6 1,13 1,6 2,40
Amplitude da onda R
V2 0,22 0,33 0,29
V5 0,41 0,18 0,8
V6 3,15 2,60 2,28
Amplitude da onda S
V2 0,33 0,36 0,36
V4 0,25 0,40 0,37
V6 1,68 2,68 1,48
Duração do complexo QRS (V5) 2,53 0,07 0,26
R / S
V1 0,91 0,86 0,85
V5 0,73 0,85 0,83
V6 0,82 0,90 0,89
R + S (V2) 0,29 0,36 0,34
S em V1 + R (V6) 1,87 1,64 1,39
Intervalo PR (DII) 0,11 0,6
Amplitude da onda R
aVR 1,32
V1 0,19
V5 1,41 1,18
Amplitude da onda S (V5) 0,21 0,31
Ondas R + S (V4) 0,21 0,24
Ondas S em V2 + R (V5) 0,67 0,17

Discussão

Diferentemente da população adulta, estudos eletrocardiográficos no período neonatal são escassos. Em 1979, Davignon et al. 2 publicaram achados de ECG de 2141 crianças, 549 com idade inferior a sete dias. Até hoje, esse é o maior estudo em recém-nascidos, e a maioria das diretrizes de interpretação de ECG em neonatos são baseadas nesse estudo. No entanto, não há provas de que os neonatos estudados de fato não tinham malformações cardíacas que pudessem influenciar parâmetros de ECG.

É esperado que alterações eletrocardiográficas ocorram nos primeiros dias de vida devido a importantes mudanças circulatórias nesse período. Assim, Davignon et al. 2 dividiram os recém-nascidos em três grupos (≤24 horas, entre 25 e 72 horas, e entre 73 e 168 horas de vida). Em nosso estudo, foram observadas diferenças significativas na direção da onda T nas derivações V1, V2, V3 e V4 entre os mesmos grupos etários. A maior proporção de ondas T positivas nos grupos mais novos pode ser explicada pela maior pressão pulmonar nessa fase, levando a uma repolarização inicial do VD. Com a diminuição fisiológica na pressão pulmonar que ocorre nos primeiros de vida, pode-se esperar uma mudança na repolarização para o padrão infantil, levando a uma proporção menor de ondas T nas derivações precordiais (V1 a V4). A análise da onda T não foi realizada no trabalho de Davignon. Não houve diferença estatística nos outros parâmetros eletrocardiográficos estudados.

Na comparação dos nossos resultados com os valores obtidos do estudo de Davignon et al., 2 observamos diferenças estatisticamente significativas em vários parâmetros em todos os grupos etários, em particular nas amplitudes de ondas (P, Q, R,S), duração do QRS e relação entre R e S (R/S e R+S). Calculamos uma razão simples em alguns parâmetros de ECG entre nossos resultados e os de Davignon, para enfatizar as diferenças encontradas (como mencionamos acima) – Tabela 4 .

Essas diferenças indicam que os parâmetros de normalidade de ECG propostos no estudo de Davignon et al. 2 podem não ser os mais adequados para a interpretação de ECG de recém-nascidos brasileiros hoje. 11 Além da possível diferença antropométrica entre populações (Canadá x Brasil), no estudo canadense, 2 não houve rastreamento de doença cardíaca, exames de imagem ou acompanhamento dos recém-nascidos. Portanto, não há evidências de que, de fato, a população do estudo de Davignon et al. 2 não apresentava nenhuma doença cardíaca estrutural.

Os resultados obtidos no presente estudo puseram em questão a aplicabilidade dos parâmetros eletrocardiográficos de normalidade relatados por Davignon et al. 2 para recém-nascidos a termo de até sete dias de vida, para outras nacionalidades e etnias.

Limitações

A realização de um ECG em um recém-nascido é limitada por uma série de dificuldades, como o pequeno tamanho do tórax para posicionamento dos eletrodos, e o fato de serem extremamente agitados. Assim, decidimos que todos os exames seriam executados pelo mesmo médico para minimizar a influência do posicionamento dos eletrodos. Isso levou a um número limitado de recém-nascidos estudados. É importante ressaltar que provavelmente mais diferenças sejam encontradas se um maior número de recém-nascidos for estudado.

 Conclusão

Este é o primeiro estudo correlacionando achados eletrocardiográficos com ecocardiograma normal em uma coorte de recém-nascidos. Recém-nascidos a termo com até 24 horas de vida apresentaram significativamente mais ondas T positivas em comparação àqueles com mais horas de vida. Muitas diferenças foram encontradas na comparação com os parâmetros propostos por Davignon et al., 2 indicando que mais estudos são necessários para uma interpretação definita de ECG nos recém-nascidos.

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Vinculação acadêmica

Este artigo é parte de tese de doutorado de Marina de Souza Pimenta pela Universidade de São Paulo.

Fontes de financiamento: O presente estudo não teve fontes de financiamento externas.

 Original Article Electrocardiographic Evaluation of Normal Newborns in the First Week of Life – Observational Study Pimenta Marina de Souza 1 0000-0003-4116-6835 Samesima Nelson 2 0000-0001-6134-629X Pastore Carlos Alberto 2 Krebs Vera Lucia Jornada 1 Leal Gabriela Nunes 1 Carvalho Werther Brunow de 1 Brazil Instituto da Criança (ICr) – Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP – Brazil Brazil Instituto do Coração (InCor) – Hospital das Clínicas da Faculdade de Medicina, Universidade de São Paulo, São Paulo, SP – Brazil Mailing Address: Carlos Alberto Pastore • Unidade Clínica de Eletrocardiografia – Instituto do Coração (InCor) – Hospital das Clínicas HCFMUSP - Faculdade de Medicina da Universidade de São Paulo – Av. Dr. Enéas de Carvalho Aguiar, 44 – AB. Postal Code 05493-900, São Paulo, SP – Brazil E-mail: ecg_pastore@incor.usp.br

Author Contributions

Conception and design of the research: Pimenta MS, Samesima N, Pastore CA, Krebs VLJ, Carvalho WB; Acquisition of data: Pimenta MS, Krebs VLJ, Leal GN; Analysis and interpretation of the data and Critical revision of the manuscript for important intellectual content: Pimenta MS, Samesima N, Pastore CA, Krebs VLJ, Leal GN, Carvalho WB; Statistical analysis: Samesima N; Obtaining financing: Pastore CA; Writing of the manuscript: Pimenta MS.

Potential Conflict of Interest

No potential conflict of interest relevant to this article was reported.

 Abstract Background

The neonatal period is marked by major changes in the cardiovascular system, especially in the first week of life. Unlike the adult population, studies on electrocardiogram (ECG) data in the neonatal period are scarce. This is the first study to describe electrocardiographic changes in a cohort of newborns with normal echocardiograms.

 Objectives

To analyze the electrocardiographic patterns of a population of full-term NB, without any cardiac morphological or functional anomalies, and compare the results with the literature.

 Methods

In this observational study, echocardiograms and ECG results from 94 newborns divided in three age groups (up to 24 hours, between 25 and 72 hours, and between 73 and 168 hours of life) were evaluated and compared with those reported by Davignon et al. A p-value <0.05 was considered statistically significant.

 Results

There were significant differences in T-wave direction in leads V1 (p= 0.04), V2 (p= 0.02), V3 (p= 0.008) and V4 (p= 0.005) between the three age groups. There were differences between our findings and the current literature in most of the parameters.

 Conclusion

Term newborns within 24 hours of life showed significantly more positive T waves than older ones. Many differences from the Davignon’s ECG parameters were found, particularly in the P, Q, R, S amplitudes, QRS duration, R/S and R+S. These findings indicate that more studies are needed for a definitive interpretation of the ECG in newborns.

 Electrocardiography Myocytes, Cardiac Infant, Newborn Introduction

The neonatal period is marked by many hemodynamic and anatomical cardiovascular changes, especially in the first week of life, when the transition of the circulation pattern from fetal to neonatal occurs.1 , 2 In the fetus, the placenta is a low-resistance vascular bed and the right ventricle (RV) is the dominant ventricle, responsible for approximately 60% of the cardiac output. The heart works with an almost constant workload, with a high-volume and low-resistance circulation. After the cut of the umbilical cord and the first breath there is a decrease in the pulmonary vascular resistance and an increase in the systemic vascular resistance. Right ventricular pressure and flow drops while the afterload increases as the placenta is removed and the left ventricular (LV) outflow increases by two-fold due to the increased pulmonary blood flow. The foramen ovale and ductus arteriosus close and the ventricular predominance change from the RV to the LV, with subsequent increase in cardiomyocyte size and number.1 , 3

It is not known whether these circulatory changes in the first days of life can lead to different patterns in the electrocardiogram (ECG). Hemodynamic changes are assessed in the clinical practice through clinical parameters (heart rate, oxygen saturation, respiratory pattern, heart auscultation) and complementary exams (e.g. echocardiogram, serum lactate and sodium bicarbonate). However, unlike the adult population, electrocardiographic studies in the neonatal period are scarce.4

The objective of this study was to describe the ECG findings in term neonates without cardiac malformations and normal cardiovascular function during hospital stay, and to compare them with the findings by Davignon et al.2 This is the first study correlating ECG findings with normal echocardiogram in a cohort of newborns.

 Methods Population

In this observational study, from August 2016 to July 2018, ECG results and echocardiograms of newborns during their first seven days of life (168 hours) were evaluated, all born at a tertiary neonatal unit in São Paulo, Brazil.

 Ethics

The study was approved by the Institutional Review Board (approval number 272/13/2016; CAPPesq 1.662.356) and conducted in accordance with the Declaration of Helsinki. The Ethics Commission waived the need for a patient’s consent form since the ECG and echocardiographic examinations are routine at the neonatal unit.

The inclusion criteria were gestational age (GA) between 37 and 41 weeks and 6 days, and less than 169 hours of postnatal age. Cardiac malformation was excluded using echocardiogram in the first 169 hours of life. All newborns had normal cardiovascular function during hospital stay.

Newborns with major non-cardiac malformations, such as neurological and chromosomal abnormalities, GA less than 37 weeks or equal to or above 42 weeks, or with abnormalities in the echocardiogram such as cardiac malformations (complex heart anomaly, valve dysfunction, major sept defect, aortic coarctation), persistent pulmonary hypertension, functional impairment or with abnormal cardiovascular function during hospitalization were excluded.

Newborns were divided by post-natal age in three groups: up to 24 hours, between 25 and 72 hours and between 73 and 168 hours of life to enable the comparison of our findings with those reported by Davignon et al.2

 12-Lead ECG

Simultaneous twelve-lead ECG (Philips PageWriter TC20©, Koninklijke Philips, N.V.) was performed and analyzed in all neonates by a single trained not blinded investigator. Solid gel tab electrodes were positioned on the right and left shoulders, right and left iliac crests and V1-V6 as recommended by guidelines5 ( Figure 1 ). The shoulders and iliac crests were preferred over the right/left arms and legs due to the commonly excessive movement of the newborn, in order to reduce noise and improve ECG signals.6

Positioning of electrocardiogram electrodes in newborns

The following parameters were assessed:

- heart rate (bpm, automatically measured by the device),

- frontal plane QRS axis (°),

- P wave amplitude (mm) and duration (ms) and duration of PR interval in DII (ms),

- amplitude of: Q wave in DIII, aVF and V5-V6, R wave in aVR, V1-V2 and V4-V6, and S waves in V1-V2 and V4-V6 (mm),

- R/S ratio in V1 and V6,

- QRS duration, QT and QTc interval (corrected by Bazzet’s formula) in V2 (ms), and

- T wave duration (ms) and orientation (+ / -) in all 12 leads.

 Echocardiogram

A detailed two-dimensional echocardiography with Doppler was performed in all subjects by the on-call experienced pediatric cardiologist. The equipment used was a Philips CX50 (Koninklijke Philips N.V.), with multifrequency transducers S8-3 and S12-4. M-mode echocardiographic measurements of left atrium, RV, left ventricle, posterior wall, and LV diastolic and systolic diameters were obtained following the American Society of Echocardiography guidelines.7 LV ejection fraction was obtained by Teichholz method and was considered normal when equal to or greater than 55%.

 Statistical analysis

Qualitative characteristics of mothers and newborns were described as absolute and relative frequencies. Quantitative characteristics were described using summary measures (mean and standard deviation) for all subjects.8 , 9 ECG parameters were described according to maternal diseases such as hypertension (none, primary, gestational, primary + gestational) and diabetes mellitus (none, type 1, type 2, gestational). Based on their birth weight, the newborns were classified as small for GA (SGA), appropriate for GA (AGA), or large for GA (LGA); the values were described as summary measures and compared for the categories of interest using analysis of variance (one-way ANOVA) followed by Bonferroni multiple comparisons when p<0.05.10

The Kolmogorov-Smirnov data distribution normality test was performed, and the assumption of normality was accepted for most of the parameters evaluated. As this is a weaker assumption of ANOVA, it was conducted for all variables without loss of power in the analyses, since the central limit theorem guarantees the normality of distribution of the mean, even with no normality of the data.

The parameters were described in percentile curves and compared with normal values according to the percentiles reported by Davignon et al.2 The analyses were performed using the IBM-SPSS for Windows version 22.0 software. The value of p<0.05 was considered significant.

 Results

During the study period, there were 2,883 live births in the neonatal unit. Of these, 1,916 were full-term newborns. Echocardiograms were performed in 753 babies; 310 of them were full-term newborns, of whom 191 did not have any significant anatomical changes.

ECGs of 113 newborns were performed, 19 of whom were excluded because of major non-cardiac malformations, mainly anomalies of the central nervous system or genetic syndromes. The final series of the present study consisted of 94 patients.

Clinical characteristics of the newborns are presented in Table 1 . The percentiles of the ECG parameters studied are in Table 2 . In the comparison between-age groups (see Table 3 ), newborns with less than 24 hours of life had a significantly higher proportion of positive T waves compared to NB in the older groups (25–72 hours and 73–168 hours) in leads V1 (p = 0.04), V2 (p = 0.02), V3 (p = 0.008), and V4 (p = 0.005).

Clinical characteristics of the newborns evaluated in the study (n=94)
Variables Number (%)
Age groups (hours of life)
≤24 hours 11 (12)
25-72 hours 46 (49)
73-168 hours 37 (39)
Classification (body weight)
SGA 9 (10)
AGA 77 (82)
LGA 8 (8)
Delivery
Vaginal 31 (33)
Forceps 9 (10)
Cesarean 54 (57)
Gender
Female 53 (56)
Male 40 (43)
Indeterminate 1 (1)
average (SD)
GA (weeks) 38.6 (1.1)
Weight at birth (grams) 3,184 (551)

GA: gestational age; SGA: small for GA; AGA: appropriate for GA; LGA: large for GA; SD: standard deviation.

Percentiles of the electrocardiographic parameters
Parameter <24 hours of life 24-72 hours of life 73-168 hours of life
5% 50% 95% 5% 50% 95% 5% 50% 95%
Heart Rate (bpm) 92.14 122.09 152.04 98.91 122.72 146.53 102.18 131.05 159.92
Ampl P DII (mm) 0.04 0.11 0.18 0.06 0.13 0.21 0.06 0.13 0.21
PR DII (ms) 70.55 92.73 114.91 71.43 99.13 126.83 73.40 98.38 123.36
QT V2 (ms) 227.59 301.82 376.04 206.84 293.48 380.12 202.20 274.05 345.90
QRS axis ( ° ) 54.61 126.36 198.12 61.59 128.75 195.91 58.09 134.44 210.79
Ampl Q DIII (mm) 0.03 0.41 0.79 0.05 0.34 0.64 0.02 0.36 0.70
Ampl Q aVF (mm) 0.00 0.30 0.65 0.00 0.23 0.47 0.00 0.27 0.59
Ampl Q V5 (mm) 0.00 0.10 0.28 0.00 0.04 0.15 0.00 0.10 0.29
Ampl Q V6 (mm) 0.00 0.13 0.32 0.00 0.06 0.18 0.00 0.12 0.31
Ampl R aVR (mm) 0.00 0.33 0.83 0.00 0.33 0.71 0.00 0.25 0.66
Ampl R V1 (mm) 0.15 1.25 2.35 0.42 1.13 1.85 0.38 1.13 1.88
Ampl R V2 (mm) 0.56 1.35 2.14 0.46 1.19 1.92 0.43 1.27 2.11
Ampl R V4 (mm) 0.76 1.74 2.71 0.76 1.57 2.38 0.78 1.57 2.37
Ampl R V5 (mm) 0.35 1.41 2.48 0.51 1.30 2.09 0.49 1.29 2.09
Ampl R V6 (mm) 0.39 1.26 2.12 0.36 1.17 1.98 0.43 1.14 1.85
Ampl S V1 (mm) 0.24 1.00 1.75 0.00 0.97 2.10 0.00 0.67 1.37
Ampl S V2 (mm) 0.57 1.40 2.23 0.15 1.34 2.52 0.12 1.08 2.04
Ampl S V4 (mm) 0.00 1.21 3.23 0.07 0.97 1.87 0.08 0.88 1.67
Ampl S V5 (mm) 0.00 0.77 2.10 0.00 0.75 1.59 0.09 0.62 1.15
Ampl S V6 (mm) 0.00 0.59 1.66 0.00 0.67 1.51 0.08 0.52 0.96
R/S V1 0.24 1.37 2.50 0.00 2.10 5.87 0.00 2.38 5.46
R/S V5 0.00 5.26 18.79 0.00 3.03 8.63 0.00 3.41 11.42
R/S V6 0.00 5.31 17.78 0.00 3.32 9.46 0.00 3.17 8.20
R + S V2 (mm) -9.16 -0.46 8.25 -11.73 -1.44 8.86 -7.37 1.88 11.13
R + S V4 (mm) -14.88 5.23 25.33 -3.11 5.98 15.07 -3.29 6.97 17.24
S V2 + R V5 (mm) 1.68 2.81 3.94 1.19 2.64 4.09 1.14 2.38 3.61
S V1 + R V6 (mm) 1.01 2.25 3.50 0.72 2.14 3.55 0.88 1.81 2.73
Dur QRS V5 (ms) 40.00 40.00 40.00 30.60 44.78 58.97 27.41 46.49 65.56

Ampl: amplitude; bpm: beats per minute; Dur: duration; hl: hours of life; mm: millimeters; ms: milliseconds.

Electrocardiographic T-wave parameters by age groups
Variable Hours of life p
≤24 25-72 73-168
T-wave in V1. n (%) 0.04
Positive 5 (45) 8 (17) 2 (5)
Negative 3 (27) 23 (50) 23 (62)
Minus-plus 3 (27) 15 (33) 12 (32)
T-wave in V2. n (%) 0.02
Positive 6 (54) 7 (15) 4 (11)
Negative 4 (36) 21 (46) 23 (62)
Minus-plus 1 (9) 18 (39) 10 (27)
T-wave in V3. n (%) 0.008
Positive 8 (73) 12 (26) 5 (13)
Negative 2 (18) 15 (33) 20 (54)
Plus-minus 0 (0) 1 (2) 0 (0)
Minus-plus 1 (9) 18 (39) 12 (32)
T-wave in V4. n (%) 0.005
Positive 10 (91) 27 (59) 13 (35)
Negative 1 (9) 10 (22) 21 (57)
Indeterminate 0 (0) 2 (4) 0 (0)
Plus-minus 0 (0) 1 (2) 1 (3)
Minus-plus 0 (0) 6 (13) 2 (5)
T-wave in V5. n (%) 0.49
Positive 10 (91) 34 (74) 22 (59)
Negative 1 (9) 8 (17) 12 (32)
Indeterminate 0 (0) 1 (2) 1 (3)
Plus-minus 0 (0) 2 (4) 2 (5)
Minus-plus 0 (0) 1 (2) 0 (0)
T-wave in V6. n (%) 0.62
Positive 9 (82) 36 (78) 26 (70)
Negative 2 (18) 6 (13) 9 (24)
Indeterminate 0 (0) 1 (2) 0 (0)
Plus-minus 0 (0) 3 (6) 2 (5)
Minus-plus 0 (0) 0 (0) 0 (0)

ANOVA test

When comparing the values found with the estimated values extracted from the study by Davignon et al.2 ( Table 4 ), we noticed statistically significant differences in several parameters in all age groups (<24 hours, between 25 and 72 hours and between 73 and 168 hours of life), such as amplitude of P, Q, R and S waves, QRS duration and R-S relationship (R/S and R+S).

Electrocardiographic standards ratio between Pimenta et al. and Davignon et al. 2 for newborn
Variable Hours of life
<24 25-72 73-168
P wave amplitude (DII) 0.36 0.18 0.23
Q wave amplitude
DIII 3.41 2.83 2.76
aVF 3.33 2.30 3.00
V5 1.10 1.4 1.10
V6 1.13 1.6 2.40
R wave amplitude
V2 0.22 0.33 0.29
V5 0.41 0.18 0.8
V6 3.15 2.60 2.28
S wave amplitude
V2 0.33 0.36 0.36
V4 0.25 0.40 0.37
V6 1.68 2.68 1.48
QRS complex duration (V5) 2.53 0.07 0.26
R / S
V1 0.91 0.86 0.85
V5 0.73 0.85 0.83
V6 0.82 0.90 0.89
R + S (V2) 0.29 0.36 0.34
S in V1 + R (V6) 1.87 1.64 1.39
PR interval (DII) 0.11 0.6
R wave amplitude
aVR 1.32
V1 0.19
V5 1.41 1.18
S wave amplitude (V5) 0.21 0.31
R + S waves (V4) 0.21 0.24
S waves in V2 + R (V5) 0.67 0.17

Discussion

Unlike the adult population, electrocardiographic studies in the neonatal period are scarce. In 1979, Davignon et al.2 published ECG findings of 2,141 children, 549 of them under seven days of life. So far, this is the largest study on newborns, and most guidelines of ECG interpretation in neonates are based on this study. Nevertheless, there is no proof that the newborn studied, in fact, had no cardiac malformation that could influence ECG parameters.

It is expected that ECG changes occur in the first days of life, due to significant circulatory changes in this period. Thus, Davignon et al.2 divided the newborns in three age groups (<24 hours, between 25 and 72 hours and between 73 and 168 hours of life). In our study, significant differences were found in the direction of the T waves in leads V1, V2, V3 and V4 between the same age groups. The higher proportion of positive T waves in the younger age groups can be explained by the higher pulmonary pressure found in this early phase, leading to an initial repolarization of the RV. With the physiological drop in pulmonary pressure that occurs in the first days of life, a change in ventricular repolarization to the infantile pattern can be expected, leading to a lower proportion of positive T waves in precordial leads (V1 to V4). T wave analysis was not done in Davignon’s work. There was no statistical difference in the other electrocardiographic parameters studied.

When comparing our results with the estimated values extracted from the study by Davignon et al.,2 we observed statistically significant differences in several parameters in all age groups, particularly in wave amplitudes (P, Q, R, S), QRS duration and R-S relationship (R/S and R+S). We did a simple ratio within some ECG parameters between our results and Davignon’s to emphasize the differences found (mentioned above) – Table 4 .

These differences indicate that the parameters of electrocardiographic normality proposed by Davignon et al.2 may not be the optimal ones for interpreting ECG of Brazilian newborns today.11 In addition to the possible anthropometric difference between populations (Canada x Brazil), in the Canadian study,2 there were was no cardiac screening, image examination or follow-up of the newborns. Therefore, no evidence was presented that, in fact, the study population in their study did not have any structural heart disease.

The results obtained in the present study have called into question the applicability of the electrocardiographic parameters of normality reported by Davignon et al.2 for term newborns with up to seven days of life, to other nationalities and ethnicities.

Limitations

The performance of an ECG on a newborn is fraught with difficulties, since besides dealing with their small chest size to deploy the electrodes, they are also highly agitated. In this way, we decided to have all the ECGs performed by the same physician, to minimize the influence of electrodes positioning. This led to a limited number of newborns studied. It is important to note that it is likely that more differences will be found if a greater number of newborns are studied.

 Conclusion

This is the first study correlating ECG findings with normal echocardiogram in a cohort of newborns. Term newborns within 24 hours of life showed significantly more positive T waves than the elders. Many differences from the parameters proposed by Davignon et al.2 were found and indicate that more studies are needed for a definitive interpretation of the ECG in newborns.

Study Association

This article is part of the thesis of master submitted by Marina de Souza Pimenta, from pela Universidade de São Paulo.

Sources of Funding: There were no external funding sources for this study.