作者:曹亚聪1 陈慧2 周卓萍3 郭义红1
作者单位:1东莞市妇幼保健院生殖免疫科,东莞 523000;2中山大学孙逸仙纪念医院妇产科,广州 510000;3暨南大学附属第一医院妇产科,广州 510000
本文引用:曹亚聪, 陈慧, 周卓萍, 等. 宫缩监测的研究进展及临床应用[J/OL]. 中华产科急救电子杂志,2024,13(4): 249-254.
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https://zhckjjdzzz.cma-cmc.com.cn/CN/10.3877/cma.j.issn.2095-3259.2024.04.012
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子宫收缩是妊娠期尤其是分娩过程中的重要参与因素。整个孕期子宫肌细胞都有自发活动,分娩发动前的个别子宫平滑肌细胞和肌细胞群发起的收缩,尚不能蔓延至整个子宫肌层,随着妊娠时间的推进,肌细胞间形成缝隙连接,为电活动在肌细胞间的传导提供通道。缝隙连接增加,子宫肌层协调反应,随着协调性不断增加,收缩力逐渐增强,可监测到宫缩[1]。宫缩的频率、持续时间和强度是评估流产、早产、产后出血风险及产程进展的重要因素,宫缩监测的同时记录胎心率的动态变化及胎动情况,反映三者之间的关系,是评估胎儿宫内安危情况的重要方式之一。目前有5种评估宫缩的方法,即腹部触诊、分娩压力计(tocodynamometer,TOCO)、宫内压力导管(intrauterine pressure catheter,IUPC)、多普勒超声和子宫肌电图(electrohysterography,EHG),分别具有各自的优势与弱点[2-3]。现对这5种宫缩监测方法的研究进展与临床应用综述如下。
腹部触诊是临床监测子宫收缩的常用手段,能够提供半定量的子宫收缩力评估,是一种经济便捷的方法。
在触诊过程中,医护人员可以与患者建立良好的沟通,也能使患者从紧张情绪中平静下来。
然而,这种方法通常用于中晚期妊娠及分娩过程中,存在主观性高、无法量化、时间成本高、不够准确及难以连续监测等问题,且当孕周较小或腹部脂肪较多时,腹部触诊的结果并不可靠。
研究表明,判断宫缩强弱及持续时间,腹部触诊法与IUPC检测结果相比较,腹部触诊的准确率仅为49%,腹部触诊无法准确判断子宫收缩的开始和持续时间[4]。
但是因为操作方便、无创,它仍然是评估子宫收缩的常用方法[5]。
在应用电子胎儿监护仪监测胎心变化的同时使用分娩压力计评估子宫收缩力,已成为重要的宫缩监测方式[6]。
将压力传感器放置在宫底部位的腹壁上,并由环绕腹部的弹力带支撑,通过描记腹壁测量的子宫肌层张力曲线来评估子宫收缩力[7],是一种简单、无创、节省人力并且能够长时间监测宫缩频率和持续时间的监测手段,目前被广泛应用于临床。
但不正确的定位、施加在支撑弹力带上的张力降低以及肥胖患者腹壁厚度的增加都可能导致宫缩记录失败或不充分。此外,这项技术只提供有关宫缩频率的信息,难以获得关于宫缩强度和持续时间以及基础子宫张力的准确信息[8-9]。
用来获取子宫收缩信号的基本值取决于施加到弹力带上的张力,当张力较高时,超过了监测的最大范围,宫缩的峰值不会在图形上完全显示。在进行胎儿监护的过程中,当孕产妇体位改变时腹带的松紧度也会改变,此时应及时调整腹带的松紧以及在无宫缩时进行压力调零;随着产程的进展,宫底会随之下降,放置在宫底部的压力探头可能不能正确描记宫底压力,此时需将压力探头下移,并在无宫缩的时候进行压力调零[10]。基于以上原因,TOCO也不能很好的显示实际宫缩强度,所显示的宫缩波与IUPC监测到的仅存在微弱的相关性[10]。
通常高危孕妇在妊娠32~34周后开始电子胎心监护并同时监测宫缩[11],孕周较小时TOCO难以捕捉到准确的宫缩信息,难以评估较小孕周的先兆流产及先兆早产孕妇的宫缩情况。此外,了解非孕期子宫收缩在影响子宫容受性中的作用,特别是与胚胎植入成功有关的作用对于改善胚胎植入结局尤为重要[12],但TOCO无法对非孕期女性进行子宫收缩的监测。因此,TOCO对宫缩的监测存在无法涵盖非孕期及妊娠期早中期的局限性。
20世纪中叶,医生研发了IUPC,经宫颈插入放置到羊膜腔中,用于测量子宫收缩的强度、频率和持续时间,以评估产程的进展情况。到20世纪60年代末,对于高风险的分娩,IUPC监测产时宫缩已成为标准做法[13]。IUPC能够准确测量宫内压力来监测宫缩的强度,临床医生可以根据宫内压力情况确定是否需要采取干预措施来促进分娩。
放置IUPC必须在羊膜囊已破裂或人工破膜后,导管的末端放置在宫腔内,直接接触羊水和子宫壁。导管内部有一个压力传感器,当子宫收缩时,子宫腔内压力会增加,这种压力会传递到导管内部的传感器上。
不同类型的IUPC可能有不同的压力传感机制,常见的包括充满液体的导管或电子压力传感器。压力传感器将检测到的压力信号转换成电信号,通过导管传输到外部的监测设备上。监测设备对电信号进行处理后,将压力变化以数值或图表形式显示出来。医疗人员可以通过这些数据实时监测子宫收缩的强度、频率和持续时间[14]。
IUPC对于产程中宫内压力的量化监测十分有效,可以使用Montevideo单位(MU)来量化宫内压力,这是一种用于确定分娩是否进展充分的测量方法。1949年,乌拉圭产科医生Roberto Caldeyro-Barcia在乌拉圭蒙得维的亚开发了Montevideo单位。MU的计算方法是10 min内每次宫缩产生的压力相加而得,分娩期间宫内压力应超过200 MU才能实现阴道分娩,当宫内压力不足200 MU时,需要评估后考虑使用催产素引产[15-18]。
然而,与体外监测相比,常规使用IUPC非但不能改善产妇和胎儿的结局[19],还有增加成本、复杂性和发生并发症的风险。并发症包括
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膜外放置,导管被错误放置在胎膜外[20-23]。
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子宫穿孔,导管尖端穿透子宫肌层,第一代硬质充液型导管的子宫穿孔率为1/1400~1/300[20],随着软质导管的应用,子宫穿孔的风险已明显下降[24]。
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脐带脱垂。
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产妇感染发热风险升高[25],且与绒毛膜羊膜炎相关[26]。但关于IUPC是否增加感染风险目前结论不一。2013年一篇纳入3项随机试验研究(包含了1945名女性)的系统评价比较了引产或催产过程中的体内与体外分娩力测定,发现使用IUPC未显著增加产妇或新生儿感染的风险[19]。而另一项关于阴道试产后剖宫产的研究显示,校正混杂因素后,与不使用IUPC相比,使用IUPC时的手术部位感染率显著增加(校正OR=1.28,95%CI:1.1~1.5)[27]。
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其他并发症包括胎儿窘迫[21]、羊水栓塞综合征[28-29]、脐带与IUPC缠绕[20]、严重胎母输血综合征[30]、胎儿血管或胎盘实质穿孔[20-22,31]等。
因此,临床上IUPC并不常规用于监测自然临产、引产或催产。然而,当TOCO无法提供清晰的记录时,或需要准确测量宫缩强度以判断产程延长或停滞的原因并调整缩宫素的剂量,IUPC就非常适合。另外,对于有子宫破裂风险的产妇,比如剖宫产后尝试自然分娩的情况,IUPC也很重要。IUPC还可以用于在监测宫内压力的同时进行羊膜腔灌注,以缓解脐带受压[32]。
此外,IUPC也能够用于非孕期子宫收缩活动的监测,痛经患者可能出现静止时子宫张力增高、宫缩频率增加、宫缩节律紊乱等表现[33]。在生殖领域,也在不断探索宫缩监测的应用,IUPC已被证明可以用于非孕期子宫收缩活动的监测,与超声监测的子宫收缩频率测量具有较好的一致性[34]。非孕期妇女大多可发现从宫底到宫颈的低频低振幅的子宫收缩,而子宫的收缩与经血排出及精子的转运有关。妊娠率低可能与子宫的不协调收缩有关[35],IUPC在妇产科领域还有更多临床应用值得开发。
目前,多普勒超声能通过观察子宫内膜的运动来判断子宫的收缩及方向,子宫在卵泡后(黄体)阶段处于静止状态,利于胚胎着床;卵泡晚期正向的收缩(宫颈向宫底的运动)能够促进精子向输卵管的远端输送,而反向的收缩可能会阻碍着床,甚至将胚胎从宫腔中排出[2]。有研究表明,B型阴道超声提取宫缩的定量特征(与幅度、频率和能量相关的特征)能够预测胚胎移植成功率[12]。
1912年Veit首次提及并探索了人妊娠子宫的电活动,1950年Steer和Hertsch[36]将这一信号记录并描述为体表子宫电图或EHG。1990年代以来,随着信号处理技术的发展,子宫肌电的特征被逐步挖掘,Devedeux等[37]提出能够通过子宫肌电不同频段的电信号反映肌肉纤维兴奋过程,提供有关子宫肌肉活动状况,将会是妊娠和分娩监护的有效手段。进入本世纪以来,子宫肌电的应用进一步得到了拓展。
EHG是一种通过描述子宫的电活动来表征子宫收缩的技术[38]。EHG信号由间歇性动作电位组成,单一的动作电位(尖峰)可以引发收缩,但多个、高频率、协调一致的尖峰才能产生强有力的和持续的子宫收缩。
在正常妊娠早期,子宫肌层的电活动很低且不协调,但随着妊娠进展尤其是临近分娩,肌层的电活动逐渐增强且同步。临近分娩时EHG能够客观和可靠地评估子宫肌层电活动的变化[39]。子宫收缩的频率、幅度和持续时间分别由爆发的频率、同时被激活的肌层细胞总数和每次爆发的持续时间确定,当尖峰产生时,被放置在腹部表面的记录电极检测到(图1)。子宫收缩时密集的尖峰序列被识别为爆发波[37],通过对爆发波的描记可以得到与真实子宫收缩更一致的结果。随着妊娠的进展,子宫肌细胞缝隙连接的数量、大小及分布明显变化。孕妇分娩期的子宫肌电信号的频率、爆发波幅值和传播速度均远大于分娩前[39]。
足月分娩时,以IUPC作为判断宫缩的金标准。EHG和IUPC之间的收缩频率、强度和协调性之间的相关性很强[3]。EHG可以有效、准确地测量第一产程的子宫收缩参数[40],在产程监测过程中同时进行胎心和宫缩监测,帮助医生评估产程进展及作出临床决策。一项前瞻性观察研究纳入了150例子宫活动监测,采用TOCO、IUPC及EHG同时监测足月单胎孕妇产程,观察者采用盲法对宫缩进行评估打分,结果发现,IUPC记录在宫缩监测质量、观察者间和观察者内部一致性方面得分最高,然而由于安全问题,这种技术在许多国家已不再使用。与IUPC相比,TOCO监测漏掉了许多子宫收缩。EHG监测宫缩的质量较高,优于TOCO,但临床医生之间评估的一致性较差[IUPC观察者间一致性的平均组内相关系数为0.99(95%CI:0.99~0.99),显著高于TOCO的0.93(95%CI:0.91~0.96)及EHG的0.92(95%CI:0.90~0.93)][41]。2023年一项纳入130例妊娠晚期孕妇的临床研究,采用EHG和TOCO分别进行监护,比较了两组孕妇在胎心数据一致性、胎心监护图形临床判读结果符合率、宫缩信号一致性及母体心率一致性等方面的数据,结果发现与传统的多普勒胎儿监护仪比较,EHG有效性高,安全可靠,可实现24 h胎儿监护,有效判断胎儿宫内情况[42]。相较于TOCO监测,EHG表现出更好的一致性,且受肥胖影响更小,能提供更可靠的无创宫缩监测结果[43]。
EHG在早产的监测及预测中也发挥了重要作用。早产的诊断依赖于宫缩的存在及宫颈的变化,现阶段所采用的TOCO监测子宫收缩活动对早产的敏感性和阳性预测值较低[44]。尽管有大量证据表明,经阴道超声测量宫颈长度和检测宫颈阴道液中的胎儿纤维连接蛋白可以作为早产预测指标[45],但其阴性预测值高,阳性预测值却偏低[46-47]。中孕期经阴道超声发现宫颈缩短(宫颈长度<25 mm)是预测早产最有力的指标,但实际上宫颈长度受患者身高、体重、既往孕产史及妊娠周数影响[48]。在单胎妊娠妇女中,宫颈缩短对早产的特异度较高,但敏感性较差。2020年一项纳入13 508例患者的回顾性队列研究发现,对既往无自发性早产病史的女性在妊娠17~23周行经阴道宫颈长度筛查,初产妇较经产妇的预测价值更高,但曲线下面积仅为0.67[48]。目前现有的检测手段难以对早产进行精准预测,无法准确判断是否早产会导致错过改善早产儿结局的机会,也导致了不必要的费用和治疗的副作用。因此亟需新的监测方法或联合指标对早产做出更精准的预测。现已有研究根据子宫肌电信号特征值对是否发生早产进行预测,并提出子宫肌电比目前已有的临床方式对识别早产具有更高的准确性[49]。与传统的预测晚期流产或早产的因素相比,EHG显示出了更大的预测潜力,其可检测妊娠中期患者的子宫收缩,适用于妊娠20~27+6周的晚期先兆流产患者[50-51]。多项研究显示,EHG可为先兆早产患者1~2周内的分娩提供可靠的预测信息[52-54],近年来用于预测早产已表现出良好的效果[55]。一项前瞻性研究招募了28名妊娠中期患者行EHG检查,结果显示短爆发波在宫颈缩短组的患者中更常见,既往有早产史的患者爆发波频率更高,这为异常子宫肌层激活与无痛性宫颈缩短之间的病理生理学联系提供了一种可靠的解释[56]。早产前子宫肌层已发生变化,细胞的兴奋性增加,抑制子宫肌层活动的系统减少,同时刺激子宫肌层活动的系统增加[57]。子宫肌层细胞之间的电耦合也增加,形成了有效收缩所需的电合体[58]。对EHG的非侵入性测量通过测量子宫肌层的电特性来获得关于这些变化的信息。经功率谱分析评估,在早产前也能够观察到肌电信号的峰值幅度和频率增加,且随着早产的临近,肌电信号的传播速度增加[54,59]。对于传播速度+功率谱峰值频率的接收者操作特征曲线分析,预测7 d内早产的曲线下面积为0.96[54]。另一项新的研究表明,建立表示EHG信号的时变频谱含量的特征向量的元素,利用该特征向量对心电信号进行分类,能够对早产进行精确诊断[60]。因此,EHG在诊断早产方面比宫颈长度、纤维连接蛋白准确。使用EHG诊断早产,并纳入早产治疗的研究,将大大减少此类研究具有足够统计能力所需的样本量[61]。
EHG也可用于对宫缩抑制剂药效的评估。有文献报道,EHG能够监测到子宫收缩抑制剂显著减少了子宫收缩频率、振幅及收缩持续时间,抑制子宫动作电位发生,从而控制宫缩维持妊娠[62]。在晚期先兆流产患者接受宫缩抑制剂阿托西班治疗后,行EHG监测显示子宫的电活动减弱,提示EHG可用于晚期先兆流产治疗效果的评估[63]。在Mas-Cabo等[64]的研究中观察到,阿托西班未对子宫肌电振幅产生显著影响,但显著改变了频率谱构成,主要表现为高频分量的能量降低。通过用药前后的EHG参数与正常孕妇EHG参数对比,可以对药物效果进行评估,该研究发现阿托西班给药120 min内EHG的高低频比以相对恒定的速率逐渐下降。
EHG也能用于产后出血的预测。产后出血最主要的原因为宫缩乏力[65]。其他宫缩监测的方法在对产后宫缩活动监测效果不佳时,EHG是一种适用的新型技术。一项研究对比了经阴道分娩与剖宫产后产妇的EHG,发现与剖宫产相比,阴道分娩产后子宫收缩更频繁、更剧烈,子宫细胞更兴奋。这项研究证实了非侵入性监测产后子宫肌电活动的可行性,通过EHG特征值提示产后出血的风险,可以帮助临床更好地预防和处理产后出血[66]。
此外,已有研究在探索EHG在非孕期女性子宫活动监测中的可行性。未妊娠子宫的收缩受卵巢激素的影响,并且可能参与体内受精和胚胎植入过程,故用于刺激或抑制子宫收缩的方法可能有助于提高辅助生殖技术后的妊娠率[67]。子宫收缩模式的改变与重要的病理生理状况有关,如移植失败、生育力低下、痛经和子宫内膜异位症等。Sammali等[68]通过采集非妊娠的子宫肌电信号,计算子宫肌电特征参数值,比较特征参数作为子宫异常活动的识别指标,发现在卵泡期,子宫收缩频率增加,认为是为了促进精子向输卵管的远端运行;排卵后子宫逐渐放松,在黄体中期达到顶峰,这一松弛期通常发生在排卵后约7 d,有助于胚胎在宫腔内的正确定位,促进胚胎着床,各特征参数显示出卵泡期至黄体期显著的差异性。
一项研究通过子宫肌电宫缩监测与超声图像中观察到的内膜运动代表的子宫收缩对比,发现子宫肌电与超声间具有较高的相关性,确认了EHG分析在非妊娠期宫缩量化中的重要价值[2]。经腹部EHG测量能够无创、客观地反映子宫活动[69],这种探索为EHG在胚胎移植后的应用开拓了道路。子宫收缩与体外受精的失败有关,特别是在胚胎移植期间和胚胎移植后,通过EHG和B型阴道超声提取定量特征(与幅度、频率和能量相关的特征)预测胚胎移植成功率并对其预测进行验证,利用KNN(K-Nearest Neighbors)机器学习模型对胚胎移植结果预测准确率高达93.8%[12]。
随着人工智能和大数据等技术的发展,宫缩监测将朝着更智能化和精准化的方向发展。可能会出现基于算法的自动化宫缩监测系统,能够实时评估产程并提供个性化建议。同时,无创监测技术还可能继续改进,提高数据的准确性和可靠性,减少患者的不适。
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