解决产科悖论:胎儿技术——胎儿pH无创评估的一步

抽象的

每年，在北美大约500万新生儿中，约有85%的新生儿接受电子胎儿监护(EFM)评估。临床医生使用EFM作为评估胎儿氧合状态、胎儿健康和潜在危害的替代方法。尽管这项技术被广泛使用，新生儿缺氧和酸中毒仍然占新生儿足月发病率的高比例。事实上，尽管胎儿心律与胎儿酸碱状态有着不可分离的联系，但EFM并没有被证明能可靠地预测新生儿的pH状态，也没有减少孕产妇或新生儿的不良结局。因此，预测新生儿不良结局的EFM的高假阳性率导致了阴道手术和剖宫产率的增加，并提高了相关的孕产妇和新生儿发病率。这一事实必然导致一个悖论，我们从今以后将其定义为“产科悖论”。在此，我们探讨了这一悖论的潜在解决方案，并介绍了一种新的无创技术来评估胎儿在子宫内的酸碱状态，称为“胎儿技术”(分娩过程中示踪和酸中毒的傅立叶评价)。目前正在研究中的胎儿技术，将离散傅里叶变换应用于EFM追踪，以确定胎儿心率的频谱频率分布。这些特定的频率分布与特定的脐部pH值相关，并可能提供胎儿热率模式和出生时的酸碱状态之间缺失的联系。当我们努力实现EFM的全部潜在益处时，找到实时评估胎儿pH值的最佳评估策略仍然是产科的一个关键目标。

1.介绍

1.1。妇产科的技术进步

在过去的几十年里，技术进步提出了对基本生物和应用科学的理解和跨学科在多个研究领域的跨学科应用的指数增加[1］.

在妇产权范围内，朝着使用超越传统超声检查的非侵入性测试技术的范式转变。该素实例包括检测母体血清中的无细胞胎儿DNA，其允许在96.1和99.5％之间具有敏感性的胎儿非百倍的产前筛选[2］.同样，胎儿循环的多普勒研究已经彻底改变了胎儿贫血和IUGR的管理，导致这些条件的患者围产期死亡率的重大下降[3.］.

然而，在过去的30年里，在胎儿酸中毒的筛查和诊断中取得了一点进展。已经确定，胎儿酸碱状态与胎儿心率模式不可分割地连接，一个变化导致另一个变化。虽然有些始终是通过广泛引入电子胎儿监测（EFM）的介绍[4]，已经显示出与新生儿结果不佳相关的标志性的显着模式，这是一种标志，已经证明了仅在一半的案例中预测酸中毒[5］.遗憾的是，EFM并没有显著改变新生儿缺氧、缺氧缺血性脑病、新生儿学术、脑瘫或神经发育损害的发生率[6］.然而，有些证据表明，胎儿胎儿监测与脑内死亡和新生儿癫痫发作的减少有关[6[尚未证明，尚未证实长期神经系统残疾 - 其主要与出生时的氧气状况相关。虽然EFM具有中度敏感性，但它具有低特异性来检测胎儿缺氧/窒息[6］.因此，用于预测不良新生儿结果的EFM的高假阳性率实际上大大提高了手术阴道和剖宫产的速率，从而增加了不必要的母体发病率[6］.这些发现与EFM是否用于低风险或高风险群体，包括早产妊娠[6］.

上述结果的原因很多，但在其面部有效性之外的主要问题涉及高的interobserver和陷入腹板可变性，这发生在EFM追踪的解释中[7］.事实上，EFM被引入临床实践时，并没有对其可靠性(观察者内和观察者间的变异性)、有效性(FHR模式与胎儿结局的关系)和因果关系(避免代偿性酸血症的干预能力)进行适当的研究。尽管从理论上发展了一种系统和客观的EFM分析和诊断方法，以克服这些临床局限性，但开发计算机化和人工智能(AI)系统用于EFM定量和定性分析的几次尝试并未显示出新生儿预后的改善[7］.实际上，在一个Meta分析我们的团队中，我们确定了相对于使用临床（视觉）评估的FHR，使用AI没有改变新生酸中毒的发病率，帘线pH低于7.20，5分钟 ，分娩方式、新生儿重症监护室入院、新生儿癫痫发作或围产期死亡。关于评估者之间的信度，我们发现加权平均值Cohen’s kappa为0.49(0.32-0.66)，这表明专家观察员和计算机系统之间的一致性适中[8］.因此可以理解，目前的EFM解释可能不是新生儿pH状态的可靠预测器，因此，它作为公共健康筛查项目已经失败。

当我们努力实现电子胎儿监测的全部潜在好处时，找到评估胎儿pH值的最佳评估策略仍然是产科的关键目标，因为它不可避免地导致干预措施减少。与此同时，我们被迫面对评估胎酸碱状态的主要限制 - 即，它只能使用侵入性方法进行。

1．2．胎儿和新生儿pH值状态的评估

胎儿酸碱平衡可以在怀孕期间的三个主要临床设定点的诊断技术进行评估：（1）在胃窦，经皮脐脐带血（PUB）;（2）在胎儿血液采样期间在胎儿期间;（3）在出生后立即，通过脐带血液抽样。不幸的是，并非所有提供商或所有中心都配备了携带这些技术的技术专业知识，只有胎儿头皮血液采样才能提供估计胎儿酸碱状态的方法，当时它最重要，即在劳动期间。

新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)的病因和诊断揭示了该并发症产前诊断的复杂性。事实上，诊断通常是基于病史、身体和神经系统检查、实验室结果和神经成像。然而，导致HIE的侮辱可能发生在怀孕期间的任何时候，尤其是分娩时。这就是为什么在分娩过程中实时评估胎儿pH值是至关重要的:它将允许我们确定损伤发生的确切时间，并为干预提供一个真正的关键窗口，这可能有利于新生儿的酸碱状态。

2.产科的悖论

以上述确定胎儿pH的方法是侵入性和复杂的，并且可以将胎儿置于大量风险。除了生物物理配置文件（BPP）之外，劳动期间唯一目前的非侵入工具，劳动期间不诊断为EFM。由于EFM未被证明可靠地预测新生儿pH地位或减少不利结果，因此一个根本的难题，特此称为产科悖论出现：如果FHR与胎酸碱状态密不可分地连接，并且监测随着时间的推移反映胎儿节奏，为什么在检测到并采取行动时，为什么新生儿结果不会改善？

在人为错误和延迟的干预延迟，潜在的产科悖论的解决方案（图1)可能与EFM的现代解释不完整有关——其他我们目前没有解释的可见示踪特征实际上可以预测胎儿pH值，并在采取相应措施时带来更好的结果。第二种可能性是，pH值的变化和EFM波动之间可能只是一种联系，而不是因果关系。这样的解释就意味着胎儿心律和胎儿pH值之间没有直接的关系，因此，根本就没有矛盾。最后，预测胎儿pH值的关键可能是嵌入在EFM追踪中，但超出了美国国家儿童健康和人类发育研究所(NICHD)设定的传统临床解释[9］.

2.1。产科悖论的潜在解决方案

最有效的方式屏幕胎儿pH值未知。然而，我们可以可靠地假设，它要么在FHR内，要么不在。此外，我们可以可靠地肯定，目前通过FHR评估胎儿氧合状态的方法，如NICHD提出的[9[未能可靠地持续预测胎儿妥协。其中在于产科悖论的核心。鉴于上述考虑因素，在解决上述悖论的背景下出现了两个潜在情景。在此，我们探讨这些方案中的每一个，并讨论可能提升这一辩论的潜在见解。

2.1.1。场景#1:使用传统参数重新定义当前的FHR解释

EFM分类的当前指南使用基线心率，可变性，加速度和减速的组合来确定FHR模式是否被归类为正常，异常或非典型（不同的组织使用不同的术语来分类这些模式）。有严格的标准，使用这些变量的具体特征来建立胎儿福祉或妥协。正如我们在上面所建立的那样，这种分类不足以可靠地预测胎儿妥协，其中大量假冒阳性解释导致不必要的干预措施，并且没有改善胎儿结果。因此，这种困境的一个潜在的解决方案是使用不同的标准来解释FHR。作为理论上的例子，可能是胎儿妥协的更敏感和特异的预测因子是不仅仅是横肠的存在，而是加速与减速的比例？同样，如果对这些参数的加权考虑，可变性在考虑胎儿妥协时发挥着更突出的作用？虽然可以想到这些参数的不同理论组合可以提高FHR的敏感性和特异性，但是，由于它代表而言，没有文献使用这些传统参数研究FHR的不同解释。

2.1.2。场景＃2：使用FHR的非透明性明显特征来增强特异性

可以想到，尽管上述参数在EFM追踪上容易地可视化，但它们可能无法实时预测胎儿酸基地。相反，也许其他在临床上明显的其他特征可能会对胎儿福祉提供洞察力。在作者的观点中，这是一个更有可能的假设。为了探索这一假设，我们已经开发了胎儿技术。

胎儿技术

胎儿技术代表“跨越曲线曲线和酸中毒的傅立叶评估”，是一种创新方法，它将离散的傅里叶变换应用于EFM追踪，以便确定FHR的光谱频率和功率分布。傅里叶变换是一种数学工具，它将时间相关的波形信号（例如FHR）转换为基本正弦波的频率和功率谱结构域[10］.在目视检查上的原始函数的频域引出属性中执行的操作[10］.通过临床应用胎儿技术，FHR的特定频率分布模式可以与新生儿特定的脐部pH值相关。虽然还没有临床试验，但这些动物模型中的频率分布已经理论化，提供了胎儿热率模式和出生时酸碱状态之间缺失的联系[11］.简单地，通过将​​EFM信号实时分解成其原始组件使用傅里叶变换，胎儿技术将寻求建立一个敏感，具体和普遍的方法，以减少FHR解释中的不确定性。在此任务中的AI援助是否会增强EFM解释的敏感性，并且减少仍有待观察的不利结果。我们枚举了表演成功胎儿技术的许多含义1．

4.胎儿技术应用的生理基础

心率变异性研究表明，在宫内窒息病例中，FHR变异性的变化先于实际心率的变化[12］.的确，心率取决于窦房结的固有频率和交感-副交感神经张力平衡，而后者本身直接依赖于氧合状态[13］.FHR变异性的功率谱分析表明，交感神经和副交感神经神经活动对FHR功率谱进行了频率特定的贡献[11，13］.特别是在非同时术语胎儿中，由0.15和0.45Hz之间的高频（HF）带估计的心率可变性反映了通过副交感神经音调的FHR控制，低频（LF）频段在0.03和0.15Hz之间反映了交感神经音调[11，13］.在临床术语中，适度的基线可变性反映了中枢神经系统的氧合，并且可靠地预测在观察到时缺氧诱导的代谢酸血症的损伤程度。然而，交谈不是真的：单独的最小或不存在的可变性是在观察时的酸血症或缺氧损伤的差的预测因子。基于频率分析的心率波动研究已经在动物模型中进行了[11，14］.然而，他们在人类的临床应用尚未被研究。这些研究发现，自主分平的转变与LF和HF频段之间的功率的重新分配有关，并且该归一化功率单元或LF / HF是确定自主体系偏移的有效方法 - 所推测的机制胎儿酸碱状态的舵。通过研究傅里叶变换结构域的特定低频和高频模式，我们正在建立临床试验，以研究临床环境中的胎儿技术，我们寻求判断胎酸基地是否评估是否可以非侵略性，实时制作。

此外，由于EFM的局限性和剖腹产的流行，医生也面临着巨大的压力，因为医学上的担忧。这种情况增加了不必要的干预，如剖腹产、手术分娩和医源性早产的发生率。随着我们不断提高我们提供的产科护理质量，有潜在重大影响的领域，以及存在良好的循证差距的领域，将需要首先得到解决。发展无创方法以提高评价胎儿酸碱状态的敏感性和特异性就是这样一个领域，其潜在的影响是降低新生儿窒息率，同时降低剖宫产和辅助阴道分娩率是改变范式的。

伦理批准

由于未使用患者数据，因此不需要批准此稿件。

利益冲突

既没有作者都没有任何相关的财务，个人，政治，智力或宗教利益。

作者的贡献

J.B.构思了胎儿技术并建立了实施的框架。J.B.和G.S.都构思了这份手稿的想法并描述了产科悖论。这两个作者都写了，编辑并纠正了手稿。

参考

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2. M. E. Norton, B. jacobson, G. K. Swamy et al，“无细胞DNA分析用于三体的无创检查，”新英格兰医学杂志，卷。372，没有。17，pp。1589-1597,2015。查看在：出版商的网站|谷歌学术
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10. A. C.S.Talari，M.A.G.Martinez，Z. Movasaghi，S. Rehman和I. U. Rehman，“生物组织的傅里叶变换红外（FTIR）光谱研究进展”应用光谱学评价，卷。52，不。5，pp。456-506,2017。查看在：出版商的网站|谷歌学术
11. S. Akselrod，D. Gordon，F. Ubel，D. Shannon，A. Berger和R. Cohen，心率波动的功率谱分析：节拍心血管控制的定量探针，“科学，第213卷，第213号4504页，220-222页，1981。查看在：出版商的网站|谷歌学术
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