解决产科悖论:胎儿技术——迈向无创胎儿pH值评估的一步

抽象

每年，在北美大约500万新生儿中，约有85%接受电子胎儿监测(EFM)。临床医师使用EFM作为评估胎儿氧合状态、胎儿健康状况和潜在危害的代理指标。尽管这项技术得到了广泛应用，但新生儿缺氧和酸中毒仍然在足月新生儿发病率中占很高的比例。事实上，虽然胎儿心律与胎儿的酸碱状态有着不可分割的联系，但EFM并没有被证明可以可靠地预测新生儿的pH值，也没有减少母体或新生儿的不良预后。因此，EFM在预测新生儿不良结局方面的高假阳性率导致了阴道手术和剖宫产率的增加，与之相关的孕产妇和新生儿发病率升高。这一事实总是导致一个悖论，我们从此将其定义为“产科悖论”。在此，我们探索这一悖论的潜在解决方案，并引入一种新的非侵入性技术来评估胎儿在子宫内的酸碱状态，称为“胎儿技术”(胎记和产酸症的傅立叶评估)。目前正在研究的胎儿技术将离散傅里叶变换应用于EFM示踪，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pH值相关，可能提供了胎儿热率模式和出生时酸碱状态之间缺失的联系。当我们努力实现EFM的全部潜在好处时，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.简介

1.1。妇产科技术进步

在过去的几十年中，技术进步已经带来了在基础生物学和应用科学的理解的指数增长和技术跨越多个领域研究的跨学科的应用[1]。

在产科的范围，模式转变转向使用超越了传统超声无创检测技术已经发生。素的例子包括无细胞胎儿DNA在母体血清的检测，这允许胎儿非整倍体的与96.1和99.5％之间。灵敏度的产前筛查2]。同样，胎儿血液循环的多普勒研究已经彻底改变胎儿贫血和胎儿宫内发育迟缓的管理，导致围产儿死亡率的患者中出现大幅度下降与这些条件[3.]。

然而，在过去的30年中，进展甚微胎儿酸中毒的筛查和诊断制成。它已被公认，胎儿的酸碱状况是密不可分的胎儿心脏速率模式，在一个导致了其他变化的变化。虽然一些进展是用广泛引入电子胎儿监测（EFM）的制造[4]，晚期减速的标记图案的存在，传统上与​​差新生儿结局相关联的标志，已经示出仅在箱子半[预测性酸中毒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、新生儿学术界、脑瘫或神经发育障碍的发生率[6]。然而，一些证据表明，分娩时胎儿监护与分娩时死亡和新生儿癫痫发作的减少有关[6]，在长期神经功能障碍，其主要在与氧状态的减少出生尚未得到证实。虽然EFM具有适度的灵敏度，它具有用于检测胎儿缺氧/窒息[特异性低6]。因此，EFM用于预测不良新生儿结局的高的假阳性率实际上已显着提高手术阴道和剖宫产的速率，由此增加了不必要的产妇的发病率，以及[6]。这些发现与EFM是否用于低或高危人群无关，包括早产[6]。

上述发现的原因很多，但其表面有效性之外的一个主要关注点与观察者之间和观察者内的高变异性有关，这种变异性发生在EFM追踪的解释中[7]。事实上，EFM的临床应用并没有对其可靠性(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(避免代谢性酸血症的干预能力)进行适当的研究。虽然建立了一种系统的、客观的EFM分析和诊断方法来克服这些临床局限性，但几次开发用于EFM定量和定性分析的计算机化和人工智能(AI)系统的尝试都没有显示出在新生儿预后方面的改善[7]。Indeed, in a meta-analysis our team conducted, we determined that relative to the use of clinical (visual) evaluation of the FHR, the use of AI did not change the incidence rates of neonatal acidosis, cord pH below 7.20, 5 min APGAR ,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。关于评分者之间的信度，我们发现一个加权平均值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有一定的一致性[8]。因此，可以理解的是，目前的EFM解释可能不是一个可靠的预测新生儿pH值的因素，因此，它作为一个公共卫生筛查项目已经失败。

随着我们向实现电子胎心监护的全部潜在好处，寻找最佳的评估策略，以评估胎儿的pH值仍然工作在产科的一个关键目标，因为这将不可避免地导致干预的减少。在此期间，我们被迫面临的主要限制，即评估胎儿酸碱状态保持 - 即，它只能使用侵入性方法来进行。

1.2。胎儿和新生儿pH值的评估

胎儿酸碱平衡可以使用诊断技术，可在三种主要临床设定点在怀孕期间进行评估：（1）产前期间，经皮脐带血取样（PUBS）;（2）在分娩期间，由胎儿头皮血采样;和（3）出生后立即，由脐带血液采样。不幸的是，并不是所有的供应商或所有中心都配备了专业技术，携带这些出来，只有胎儿头皮血液采样提供了一种估算胎儿酸碱状态，当它最重要，即劳动过程中的一种方式。

新生儿缺氧缺血性脑病(HIE)的病因和诊断揭示了产前诊断的复杂性。实际上，诊断通常是基于病史、体格和神经学检查、实验室结果和神经影像学的综合。然而，导致HIE的侮辱可以发生在怀孕期间的任何时间，特别是对分娩的偏爱。这就是为什么实时评估胎儿的pH值在分娩过程中是至关重要的:它将使我们能够确定损伤发生的确切时间，并为可能有利于新生儿酸碱状态的干预提供一个真正的关键窗口。

2.产科的悖论

上述测定胎儿pH值的方法是侵入性的和复杂的，可能会给胎儿带来很大的风险。除了生物物理特征(BPP)，目前我们在分娩过程中使用的唯一非侵入性工具是EFM，它不能用于诊断。由于EFM还没有被证明可以可靠地预测新生儿的pH值状态或减少不良结果，一个基本的难题，特此命名为产科悖论，就出现了：如果胎心率是密不可分的胎儿酸碱状态和监控反映胎儿心脏节律随着时间的推移，为什么当检测和采取行动的跟踪变化新生儿结局没有好转？

人为错误的外部，并且在干预延迟，一个潜在的解决方案，以产科悖论（图1)可能与EFM的现代解释不完整的可能性有关，即我们目前没有考虑的其他可见追踪特征实际上可以预测胎儿的pH值，并在采取行动时产生更好的结果。第二种可能性是，也许在pH值的变化和EFM的波动之间仅仅存在一种联系，而不是一种因果关系。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，因此根本就不存在悖论。最后，有可能预测胎儿pH值的关键在于EFM示踪，而不是美国国家儿童健康与人类发展研究所(NICHD)设定的传统临床解释[9]。

2.1。可能的解决方案，以产科悖论

最有效的方法屏幕胎儿pH值未知。然而，我们可以可靠地假设，它要么在FHR之内，要么不在FHR之内。此外，我们可以可靠地确认，正如NICHD提出的，目前通过FHR评估胎儿氧合状态的方法[9，不能可靠和一致地预测胎儿的损害。这就是产科悖论的核心所在。基于上述考虑，在解决上述悖论的过程中出现了两种可能的情况。在此，我们将探讨每一种可能的情形，并讨论可能加强这场辩论的潜在见解。

2.1.1。场景#1:使用传统参数重新定义当前FHR解释

当前的EFM分类指南结合使用基线心率、可变性、加速和减速来确定FHR模式是属于正常、异常还是非典型(不同的组织使用不同的术语来对这些模式进行分类)。有严格的标准，使用这些变量的具体特征，以建立胎儿福利或妥协。正如我们在上面所建立的，这种分类不足以可靠地预测胎儿的损害，大量的假阳性解释导致了不必要的干预和胎儿结局的无改善。因此，解决这一难题的一种可能的方法是使用不同的标准来解释FHR。作为一个理论上的例子，也许一个更敏感和更具体的预测胎儿危及的因素不仅仅是减速的存在，而是加速与减速的比率?同样，是否应该对这些参数进行加权考虑，从而使可变性在胎儿妥协的考虑中发挥更突出的作用?尽管可以想象，这些参数的不同理论组合可能提高FHR的敏感性和特异性，但目前还没有文献研究使用这些传统参数对FHR进行不同的解释。

2.1.2。方案2：使用FHR的Nonclinically视功能，以提高特异性

可以想象的是，虽然上述参数可以容易地对EFM描可视化，他们可能没有实时预测胎儿酸碱状态。相反，是临床上不明显可能的其它特征可以提供深入了解胎儿的福祉。在作者看来，这更可能的假设。为了探讨这一假设，我们已经开发出胎儿的技术。

3.胎儿技术

胎儿技术，它代表“劳动描记和酸中毒的评价傅立叶”，是一种创新的方法，它适用离散傅里叶变换，以EFM描记以确定FHR的频谱的频率和功率分布。傅里叶变换是一个数学工具，它转换依赖于时间的波形信号，如FHR，成基本正弦波的频率和功率谱域[10]。操作在一频域中执行不在视觉检查立即显现原有的功能的引导学生性质[10]。通过胎儿技术在临床上的应用，FHR的具体频率分布模式可以与新生儿脐部的具体pH值相关联。虽然还没有经过临床试验，但这些动物模型中的频率分布已被理论化，为胎儿热率模式和出生时的酸碱状态之间缺失的联系提供了理论依据[11]。简单地说，通过使用傅里叶变换实时EFM信号分解为它的原始成分，胎儿技术将寻求建立一个敏感的，具体的，普遍的做法，以减少FHR的解释不确定性。要观察这个任务将加强EFM解释的敏感性，减少不良后果是否仍AI援助。我们已经列举表成功的胚胎技术的众多影响1.

4.生理基础的胎儿技术的应用

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]。事实上，心率取决于窦房结的固有心率和交感-副交感神经张力平衡，而它们本身直接依赖于氧合状态[13]。FHR变化的功率谱分析表明，交感和副交感神经活动对所述FHR功率频谱频具体贡献[11,13]。特别是在胎儿非异常期，由0.15 ~ 0.45 Hz的高频(HF)频带估计的心率变异性反映了副交感神经基调的FHR控制，而由0.03 ~ 0.15 Hz的低频(LF)频带反映了交感神经基调[11,13]。在临床术语，中度基线变异反映中枢神经系统的氧合和可靠地预测在不存在它被观察到的时间损伤程度的缺氧诱导的代谢酸血症的。然而，反之则不然：单独或极少缺席变性血症或低氧损伤它被观察到的时间差的预测。基于频率分析心脏率波动的研究已经在动物模型中进行了[11,14]。然而，在人类临床应用还没有研究过的呢。这些研究发现，自主神经平衡的移与所述LF和HF频段，并且归一化功率单元或LF之间的电力的再分配/ HF是确定的自主平衡-机制推测为在换档的有效方法的胎儿酸碱状态掌舵。通过研究傅立叶变换域的特定的低和高频率模式，我们是在建立临床试验来研究胎儿技术在临床环境中，当我们寻求确定胎儿酸碱状态评估是否可以的过程由非侵入性和实时性。

除了EFM的局限性外，由于法医学上的担忧，医生们也承受着巨大的压力。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。随着我们不断提高产科护理的质量，在存在良好循证差距的潜在重大影响领域，将需要首先得到解决。开发非侵入性的方法来提高EFM评估胎儿酸碱状态的敏感性和特异性就是这样一个领域，它在降低剖宫产率和辅助阴道分娩率的同时降低新生儿窒息率的潜在意义是改变范例的。

伦理审批

因为不使用患者数据中，不需要IRB批准，准备这个稿子。

的利益冲突

无论是作者有任何相关的财务，个人，政治，知识或宗教利益申报。

作者的贡献

J.B.孕育胎儿的技术，并建立了其实施框架。J.B.和G.S.都设想为这个手稿的想法，并描述了产科悖论。两位作者写道，编辑和修正的手稿。

参考文献

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