胎儿宫内监护方式的应用及研究进展

【摘要】 胎儿宫内监护（IUFM）是通过对胎心进行实时的监测，并结合胎心率在宫缩、胎动后的变化，评估胎儿宫内情况。随着我国生育政策的改变，高龄孕产妇增多，妊娠合并症、并发症的孕产妇增加，提高IUFM准确性有助于母胎的安全。孕期的IUFM包括胎心监护（FHM）和宫缩监测，而宫缩监测目前有经体表宫缩压力监测的宫缩图压力监测（TOCO）和通过体表监测子宫肌电的子宫肌电监测（EHG）两种形式，本文将从FHM展开综述。

【关键词】 胎儿宫内监护 电子胎心监测 子宫肌电信号 新生儿结局

Application and Research Progress of Intrauterine Fetal Monitoring Methods/ZHAO Chenyu， YE Shengqin， LI Weijia， LI Qin， OU Yuhua， ZHONG Huimin. //Medical Innovation of China， 2024， 21（26）： -188

[Abstract] Intrauterine fetal monitoring （IUFM） is to evaluate the intrauterine situation by monitoring the fetal heart in real time and combining the changes of fetal heart rate after uterine contraction and fetal movement. With the change of China's fertility policy， the number of elderly pregnant women and the number of pregnant women with complications and comorbidity increased. Improving the accuracy of IUFM is conducive to the safety of mother and fetus. IUFM during/5TNjJF8tk3A5q//BYLUTw== pregnancy includes fetal heart monitoring （FHM） and uterine contraction. At present， there are two types of uterine contractions monitoring： tocodynamometry （TOCO） via transcorporeal contraction pressure monitoring and electrohysterogram （EHG） via the body surface uterus myoelectricity. This article will start from FHM.

[Key words] Intrauterine fetal monitoring Electronic fetal heart monitoring Uterus myoelectricity signal Neonatal outcomes

First-author's address： Department of Obstetrics and Gynecology， the Second Affiliated Hospital of Guangzhou Medical University， Guangzhou 510260， China

doi：10.3969/j.issn.1674-4985.2024.26.041

胎儿宫内监护（intrauterine fetal monitoring，IUFM）是通过对胎心进行实时监测，并结合胎心率在宫缩、胎动后的变化，评估胎儿宫内情况[1]。随着我国生育政策的改变，高龄孕产妇增多，妊娠合并症、并发症孕产妇增加，提高IUFM准确性有助于母胎的安全[2-3]。目前临床常用的体表IUFM易受外界环境及母体个体化的影响；同时，医护对胎儿监护报告的判读差异增加了假阴性、假阳性的发生。及时准确判断胎儿宫内状况，避免新生儿不良结局，是“健康中国2030”规划中的一个重要内容。本文就IUFM展开综述。

1818年法兰西的瑞士医生Mayor将耳朵贴在孕妇腹壁直接听诊胎儿心率，开启了IUFM模式。随后出现木筒听诊胎心率。20世纪50年代，Edward Hon首次运用胎儿头皮电极进行胎心监测，这是连续胎心监测时代的开始[4]。20世纪末，胎心监护（fetal heart monitoring，FHM）开始成为保障围产期胎儿宫内情况的重要安全措施之一[5]。FHM通常以监测胎心率的变化判断胎儿宫内缺氧情况，胎儿心率出现过快或过缓都提示胎儿缺氧的可能[6-8]。孕期的IUFM包括FHM和宫缩监测。

1 FHM

FHM是评估胎儿宫内情况最直接的方式，目前国内外常用方式有胎心监护仪（foetus electrocardiogram monitor，FEM）和胎儿心电图（fetal electrocardiography，FECG）。

1.1 FEM

FEM是利用超声波的多普勒效应及其他物理特性（如反射、衰弱、分辨力、穿透力等），通过持续不断向胎儿发射超声波并回收回声信号，后进行分析提取数据后形成图形报告。这是目前国内医疗机构较多使用的方法。将FEM的胎心率探头涂上耦合剂，后放置于孕妇腹部胎心最清晰处，再用弹性腹带固定，然后开始进行胎心率的持续监护。此方法较为简洁、安全，但需注意孕妇体位要求：孕妇左侧卧45°或坐位，避免孕妇出现仰卧位低血压综合征，从而影响胎盘血流和胎儿氧供导致胎儿宫内缺氧[6-7]。

1.1.1 FEM的分类 目前临床最常使用的是胎心宫缩监测，又称胎心宫缩描记图（cardiotocography，CTG），其包含FHM和宫腔压力外监测，CTG最早可用于妊娠28周，但此时期胎儿神经系统尚未发育完全，其呈现的CTG结果会使观察者在解读时引起误解，高危孕产妇可以从妊娠32周开始进行监测，但具体监测孕周暂无统一标准[9]。

1.1.2 胎监图的判读标准 CTG的判读主要是以胎监评分和胎心监护三级分类系统进行评估[4]。CTG由胎心率线和宫缩线两部分组成。

1.1.2.1 胎监评分系统 正常胎心率基线在110～160次/min，若胎心率基线>160次/min称为胎心心动过速，其可能提示胎儿宫内缺氧或胎盘血流灌注不足，多数情况下可通过左侧卧位和吸氧改善；若胎心率基线<110次/min则称为胎心心动过缓，生理学上一过性的胎心率下降主要与外周化学反射有关[10]，因此产前因胎儿活动引起的脐带受压和产时因宫缩导致的胎头受压分别是触发了机械性反射和压力反射介导的减速[11]。而明显的胎心率减速在排除胎儿的心脏功能异常后，可能与胎儿窘迫及胎盘功能不良有关[12]。一项来自美国威克森林大学医学院妇产科研究中心的动物实验将羊胎儿处于一种慢性缺氧状态，5 d后反复进行脐带闭塞处理共4次（每隔30 min持续闭塞5 min），发现慢性缺氧胎儿在闭塞的第2、3和4次时心率下降幅度更大，并且在最后一次闭塞时有更严重的低血压情况发生[13]，这表明本就有慢性缺氧的胎儿在脐带受挤压后，对胎儿心血管系统会有不利的影响。胎心率减速分为早期减速、变异减速及晚期减速。（1）早期减速：减速开始时间与宫缩一致，因胎儿胎头受压所致。由于胎儿个体化差异，比如健康的胎儿临产后胎心率会出现早期减速情况，而一些健康状态较差的胎儿，如胎儿生长受限（fetal growth restriction，FGR），此类胎儿在胎头受到子宫的机械压力后会自觉减少非必要的肌肉运动，从而导致CTG轨迹上的早期减速发生，但并不代表胎儿有缺氧或酸中毒，这只是胎儿自我调节的表现。（2）变异减速：减速是快速下降且快速恢复，减速时间与宫缩不一致，是减速中最常见的，是压力感受器介导的对动脉压力升高的一种反应。如脐带受压会出现此种减速，很少与胎儿缺氧和酸中毒有关；若发展成晚期减速即有可能提示胎儿宫内缺氧和酸中毒，比如宫缩时出现的变异减速在宫缩结束时，胎心率未能恢复到基线水平，则认为这是一种复杂的变异减速，与晚期减速的生理意义相同[7，14]。（3）晚期减速：是要重视的减速，宫缩结束时减速开始。若出现晚期减速但基线变异正常，可继续期待疗法[15]，但若基线缺乏变异或变异减少，则提示胎儿有低氧血症的发生，通常与急性胎儿缺氧和酸中毒有关，需要紧急干预[6]。

1.1.2.2 胎心监护三级分类系统 Ⅰ类胎心率轨迹：基线胎心率为110～160次/min；胎心率基线变异性中等；无延迟或可变减速；存在或不存在早期减速、加速。Ⅱ类胎心率轨迹：包括所有未分类为Ⅰ类或Ⅲ类的胎心率追踪。Ⅱ类追踪可能相当于临床护理中遇到的追踪，包括以下情况：（1）心动过缓不伴有基线变异性缺失或胎心率基线存在变异性而无反复减速；（2）显著的基线变异性，存在加速；（3）胎儿刺激后无诱发加速度周期性或偶发性减速；（4）伴有最小或中等基线变异性的反复可变减速；（5）延长减速>2 min但<10 min；（6）具有中等基线变异性的复发性迟发性减速；（7）具有其他特征的可变减速，如缓慢返回基线、过冲或峰值。Ⅲ类胎心率轨迹：包括以下任何一项，胎心率无基线变异性或存在反复延迟减速、反复可变减速、胎心过缓、正弦波型[16]。

1.1.3 FEM的图形判读 由美国皇家橡树博蒙特医院和罗切斯特山奥克兰大学威廉·博蒙特医学院联合发表的，一项涉及2013—2016年密歇根州东南部12 067对母婴的回顾性队列研究，结果显示：12 067对母婴中有10 939对有FEM出现异常FEM图形；FHR出现加速与新生儿不良结局呈负相关，主要表现在CTG显示胎心率的加速出现在胎儿活动状态[17]，这是因为胎动后出现胎心率加速时，胎儿通过胎盘接收来自母体的氧气，排出CO2，避免CO2的蓄积，达到一定的酸稳定，是提示胎儿情况良好的体现[18-19]，当这种稳定被打破时，如脐带、胎头受压长时间不能缓解导致胎盘不能有效的清除CO2，使其酸性物质堆积，导致胎儿酸中毒的发生。另一项由Cahill等[20]进行的包括5 388名、大于37周孕妇的试验，分析其胎心监护报告，重点对其减速部分进行了研究，他们提取了减速的3部分，（1）缓慢返回基线：减速最低点返回基线时间超过30 s；（2）过冲：减速过后的继发性心率加速超过15次/min或超过基线20 s；（3）尖峰：减速出现前后的加速，至少加速15次，每次持续>15 s，并且将具有上述其中一项或多项的胎心监护图均将其归纳为非典型减速，结果发现新生儿酸血症在减速中出现尖峰的部分发生率较高，但由于胎心率的变化并不是特殊标志物，且大数据表明FHM存在微小变异或不存在变异的胎儿中仅有23%的胎儿确诊为酸血症，仍需要更多的临床数据去验证该假设。

1.1.4 CTG的重要性及局限性 胎儿宫内缺氧是导致胎儿死亡及未来成长过程中认知、发育、情感等障碍的重要原因[21]。研究显示：高危孕产妇实行产前及产时胎儿监护能有助于降低不良母婴结局发生风险，尤其减少因胎儿窘迫导致的胎儿缺血缺氧性脑病、脑瘫等的发生[22]。因此FHM对胎儿宫内安全及减少新生儿不良结局有重要实际意义。

CTG是目前临产常用的IUFM手段。CTG的优点：体外监测；方便、不增加感染；可重复进行。缺点：经腹部外监测胎心率，采集信号易受母体腹主动脉搏动信号、胎动、外界因素和宫缩的干扰；监测部位局限，胎心率探头需放在胎儿心脏在孕妇腹部的投影处；胎儿心脏较小，不易被超声波束射中；因信号不稳定出现胎心率基线不连贯等，尤其当胎动活跃或宫缩出现时[23-25]。研究显示连续使用CTG是增加急诊剖宫产和阴道器材助产率的原因之一[26]，非计划的手术增加产妇感染的风险及下一次妊娠时胎盘异常情况的概率[27]。

CTG能预测部分胎儿宫内紧急情况，避免胎儿的不良结局[28]，CTG诊断胎儿宫内窘迫的假阳性率最高可达60%[29]，因此导致不必要的产时干预增加。英国一项审查试验提示：接受连续CTG的孕妇会增加剖宫产率[30]，该研究建议对高危孕产妇，如妊娠期高血压、FGR、早产、羊水粪染、母体生殖道感染等，应在第二产程进行连续CTG，甚至是胎心宫内监测[1，31]，而对低危孕产妇，建议行间歇听诊，研究显示间歇胎心听诊的胎儿结局与连续CTG无明显差别[31]。但有另外的研究提出不同意见，认为高危妊娠连续CTG对降低剖宫产及阴道器材助产率并没有益处[32]。同时，目前使用的CTG限制孕产妇的自由体位，增加因长期卧位导致的母胎风险[33]。因此，临产迫切需要改进IUFM的手段：增加检查结果的准确性，减少误差，提高孕产妇使用期间的舒适度等。

1.2 FECG

FECG是另一种胎儿宫内监护的方法，其原理是通过捕捉胎儿心脏电信号，经过传导电极在对应的电脑系统上形成一个波形图，通过对波形图上的T波、QRS波的形态和ST段偏移的分析来判断胎儿心脏的活动变化[34-36]，也叫ST分析仪或STAN技术。目前可以通过FECG波形判断胎位、是否有先天性心脏病或传导阻滞、胎儿心律失常及胎儿窘迫等[37]。最早可用于妊娠16周。FECG分直接测量（内监测）和间接测量两种。直接胎心监测为内监测，需将电极经阴道通过开张的子宫颈口与胎儿头皮相连，收集胎儿心脏电信号后形成波形图。内监测有增加感染的概率[8]，难以在临床开展。21世纪初，体外监测胎儿心电信号的动态心电图（Holter）监护仪器被英国Monica公司应用于临床，该仪器依靠6个电极片贴于母体腹部来进行信号捕捉，胸导电极V放置在母亲胸导联V5的位置；公共电极COM放置在子宫底位置，不同孕周位置不同；接地电极GND放置在左边耻骨联合处或左横位；腹导电极左放置在左边耻骨联合处或左横位；腹导电极中放置在耻骨联合中线处或头位或臀位；腹导电极右放置在右边耻骨联合处或右横位。

1.2.1 FECG的优势 FECG直接持续的获取胎儿的心电信号，上传至ECG系统进行信号分析，减少了来自由观察者进行判断的个体化差异，极少出现胎心率成倍的增减和来自母体血管搏动信号的干扰[38]。对于胎儿心脏结构上的缺陷，我们无法提前干预，但是对于因客观因素导致的胎儿窘迫的情况，大部分都是可以通过积极处理来改善的，其最大的优势就是可以快速、有效的反映胎儿心脏活动的生理特征，有助于及时发现胎儿宫内情况的变化[39]。比如当出现胎儿缺氧时，为保证身体重要器官功能，其心肌细胞会进行糖原分解，分解出的葡萄糖和K+进入细胞后在心电图上会表现出T波变化，如T波抬高、双相ST、T/QRS增高、阵发性T/QRS增高、T/QRS基线升高的改变。1982年Greene等进行的一项研究发现在胎儿缺氧的情况下T/QRS比值出现快速增加，当恢复正常供养及解除脐带血流闭塞状态后，T/QRS比值有所下降，由此看来ST段的改变对胎儿宫内缺氧的情况有一定的敏感性[40]。

1.2.2 FECG的不足及研究现状 由于母体心率、母体肌肉活动、呼吸噪声的存在，导致部分胎儿心电信号提取困难，且检测技术及量化参数在产科的临床研究仍处于初步阶段。近几年，随着信息技术的不断提高，FECG再次成为FHM的研究对象，研究者将研究方向侧重于如何精准的提取FECG信号和参数。田宁等[41]通过FECG监测得到的胎儿心率短变异（short-term variation，STV）（每搏胎心率与下一搏胎心率数值的差值）、减速力（deceleration capacity，DC）（24 h内心率整体减速的能力）和加速力（acceleration capacity，AC）（24 h内心率整体加速的能力）这三个反映胎儿中枢神经系统的参数，初步分析了高危妊娠和胎儿窘迫的关系，其结果发现STV、DC、AC的增加和降低对胎儿窘迫的发生有一定的提示意义。在胎儿心电图提取方面，国内现有研究者通过研发噪声抵消软件算法[42]、建立数学模型（盲源分离和后小波滤波[34]）等方式进一步完善FECG对胎儿宫内的监测，且均取得一定成果。

1.2.3 FECG的临产应用解读 （1）FECG如何协助判断胎方位。胎儿变换体位，其心脏在孕产妇腹壁投射的位置也会随之改变，可通过FECG的QRS波协助判断胎方位：当QRS波主波向下时为臀位，孕妇心电图和FECG的R波是同向的为臀位。这是除产科四步手法及超声检查外提示宫内胎方位的办法。（2）胎儿心律失常。当发现胎儿心电图如出现R-R间期不等、QRS波宽大及胎心率变化范围超过25～30 次/min等，可认为胎儿心律失常[43]。（3）胎儿窘迫。若出现胎心率的加速变化可提示早期缺氧，胎儿通过调节胎心率进行代偿，心电图可表现为R-R间期缩短，此时可进行适当的干预，防止胎儿宫内神经损伤和死亡，当出现代谢性酸中毒时会出现ST段压低或升高[43]。

2 宫缩压力的监测

在临床产检中，妊娠晚期的胎心监测往往伴随着宫缩压力监测用来判断胎儿是否能耐受宫缩压力的推动。原始的宫缩压力测量是通过宫内导管进行宫腔压力监测的导管宫腔压力监测（intra-uterine pressure catheter，IUP），是宫缩内部监测的一种方式（包括宫缩时和静息时的宫腔压力），更是测量宫缩压力的金标准，但此方法必须在有胎膜破裂的情况下使用，增加了胎儿宫内感染和产妇发烧的风险。基于IUP金标准的前提下，衍生出了经体表宫缩压力监测的宫缩图压力监测（tocodynamometry，TOCO）和通过体表监测子宫肌电的子宫肌电监测（electrohysterogram，EHG），其中，胎心监测仪的TOCO探头对母胎既无创又操作简便成为目前最常用的监测方式，但其适用于32周以后的孕产妇，对于中早孕期的孕妇监测敏感性差，其原因在于TOCO易受母体个体化差异、体位改变和周围环境影响，在测量宫缩压力方面仅能显示频率，无法测出宫缩强度，因此EHG作为体外监测子宫的一种无创模式可以直接接收来自子宫收缩时形成的肌电信号，并根据信号的大小计算出电幅度，其电幅度的大小可以提示宫缩强弱的程度，且最早可应用于妊娠8周的孕妇[44]。

1921年Veit首次使用Einthoven氏电流计经产妇体面记录到了子宫电活动，20世纪50年代Steer和Hertsch将这一电活动定义为体表子宫肌电信号，1993年，法国Compiegne大学研究组发现EHG信号能够反映肌肉纤维兴奋的原始过程，是妊娠和分娩监护的有效方式。之后陆续出现各领域的科学家研究其在早产、产程中等方面的应用。

2.1 EHG原理

2.1.1 细胞间电离子传递学说及信号采集原理 由于子宫平滑肌收缩是细胞间电离子传递的结果，所以EHG的原理主要采用蔗糖-隔室法通过腹部采集子宫肌细胞电活动信号，利用平滑肌细胞的离子电传递（K、Na、Ca离子细胞膜内外间的流动-肌电偶联），将其去极化和复极化产生的动作电位作为平滑肌细胞活动的标志，产生的信号上传至计算机系统。子宫平滑肌细胞电频率小于其他平滑肌生理电信号，其频率多集中于0～5 Hz，电极采集到的电信号经过匹配滤波算法将原始信号过滤成一种简易波形，其中使用自动小波和希尔伯特变换方法检测每个传感器中与子宫肌电信号爆发活动同步的收缩片段，并根据波形的峰值浮动作为子宫肌电活动的变化程度。Wayne等[45]将EHG与FEM的TOCO压力探头同时对同一名孕妇进行研究，发现两种监测方式对于宫缩的表达有较高的同步率，甚至EHG的敏感性大于FHM。

2.1.2 缝隙连接学说 也有学者表示宫缩的产生是随母体激素变化而改变细胞间缝隙连接的数量，缝隙连接在细胞间相当于低电阻的存在，可以使电离子加速通过，继而产生宫缩，在妊娠早、中期，缝隙连接数量较少，细胞间的电传递较为平稳，能避免子宫肌细胞的兴奋与收缩，有利于孕期的维持[46]。足月妊娠时，缝隙连接数量逐渐增多，体积也增大。分娩前，缝隙连接明显增加，离子跨细胞产生的动作电位迅速扩散，引起肌细胞兴奋与收缩，促进分娩。

2.2 EHG的组成及连接方式

EHG由1个信号接收主探头和不同颜色的电极头组成（8电极配置或6电极配置），国内最常用6电极配置，该电极安装从左到右、由上至下，按顺序可分为白色（接地电极，肚脐中心点右侧8～12 cm）；棕色（公共电极，子宫底向下1～2 cm）；绿色（母体胸导电极，左侧乳头正下方8 cm）；红色（右耻电极，肚脐中心点右侧20°～45°方向10～15 cm）、黑色（耻中电极，耻骨联合上4～6 cm，避开皮肤褶皱及阴毛处）、黄色（左耻电极，肚脐中心点左侧20°～45°方向10～15 cm），贴电极片之前分别予特质皮肤砂纸打磨皮肤角质，减少其因角质层增厚影响信号采集。

2.3 EHG的研究现况及发展趋势

EHG从发现至今已过去了半个多世纪，人们对子宫肌电活动的探究并未停止，众所周知，妊娠期的子宫由于孕激素的原因基本处于一种静息状态，随着孕周增加，雌激素不断升高，使肌细胞膜电位活性增强，对宫缩的敏感性增加，以达到分娩的目的，然而有7%的孕产妇宫缩会提前出现从而发生早产，早产是导致新生儿死亡和近远期并发症的主要原因，导致早产的因素较为复杂，但无一例外都是宫缩产生的结果。Garfield等[47]通过EHG对比了足月、早产分娩和非分娩患者的肌电传播速率（propagation velocity，PV）、肌电功率（power-spectrum，PS）等相关参数，并对EHG与TOCO、子宫颈长短测量预测早产的准确性进行了比较，发现入院便诊断为早产的患者进行TOCO和子宫颈测量的阳性率并不高，但EHG的各项参数在7 d内分娩的早产患者中增高显著，因此TOCO和子宫颈测量可以筛检出部分非早产的患者，但不能作为确诊的手段。此外，一项于2016年在广东省妇幼保健院进行的研究，该研究同时对同一个受试者在产程中进行TOCO、腹部、子宫肌电信号的采集，在三者的爆发波图形中[48]，发现腹部肌电信号与TOCO波形同步，子宫肌电信号的爆发波先于前两者，但频率相同，可以表明产程中TOCO记录的宫缩大多是对腹部压力的反映，而腹肌的压力可因孕产妇的腹部脂肪堆积程度和本体活动产生变化，相比于TOCO，EHG更能准确地解释宫缩发生的基本过程。

2.4 EHG暂存在的问题

由于EHG暂未广泛使用于临床，因此暂未发现较明显的缺陷，在使用过程中，对于部分胎儿胎心率的显示不太敏感，研究发现可能是因为胎脂的厚度影响了胎心率的采集。

3 总结与展望

综上所述，FHM评估胎儿宫内情况有较好的敏感度和特异度，其操作方法简单、成本低，对母婴无放射性的影响，是当前产科临床作为初步判断胎儿是否缺氧的首选产前筛查方式[44，49]，但不同的临床产科医师对于同一个胎监结果的不同解释、判读和管理算法仍存在争议。因此作为医护工作者仍需提高对FHM的判读能力和应对异常胎心图进行提前干预的能力。由于FHM仅是对于胎心率变化的表达，易受母体血流和外界因素影响，缺乏胎儿心电信号的变化，因此，临床上对其的参考价值存在相应的局限性，容易导致不必要的产时干预或误判。FECG很好的补足了FHM仪的这一弱点，但FECG的应用仍处于萌芽阶段，对其电信号提取和判读的参数还没有一个较为突出的方式，未来更要侧重于对FECG临床意义上面的探索。对于子宫肌电信号的监测，这将会是一个热门的胎儿宫内情况的监测方式，尤其在剖宫产率逐年上升的时代，部分地区医疗机构的剖宫产甚至达50%以上，据调查大多是因为顺产失败导致，而导致这种现象的原因之一便是催引产失败。根据WHO统计，高收入国家的催引产率高达20%，由于母体个体差异，有些孕产妇只需小剂量催产素便可成功，而有些却需要更高的剂量，在过量的催产素引产的过程中往往会出现宫缩不协调或强直性宫缩的情况，这种不协调且过强的宫缩容易导致子宫破裂或胎儿窘迫，TOCO的监测只能显示出频率，并不能体现强度，虽然有经验的临床医生会进行徒手触摸宫缩，但此过程太久，不利于长时间评估。由于宫缩是子宫电活动的结果，胎儿的发育及分娩离不开子宫的活动，母体产后的恢复也离不开子宫平滑肌细胞的自我修复，因此将EHG应用于临床去预测早产的可能性和分娩的临近程度及子宫复旧能力无疑是一种较好的发展趋势。

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（收稿日期：2024-01-10） （本文编辑：陈韵）