无线、远程对产妇血流动力学的连续监测技术的临床应用研究

戚 红, 魏丽君, 赖雪蕾

1. 北京市海淀区妇幼保健院产前诊断中心,北京 100080;2. 北京市海淀区妇幼保健院医学装备科, 北京 100080;3. 北京市海淀医院医学装备科, 北京 100080

妊娠、分娩和产褥期的特点是母亲血流动力学持续发生重大变化,以适应不断增长的生理需求[1-3]。变化早在妊娠早期就开始,并在分娩和分娩期间达到峰值,以适应相关的焦虑、劳累、疼痛、子宫收缩、子宫复旧和出血[4,5]。了解这些变化对于为健康产妇提供良好的临床护理至关重要,尤其是在更具挑战性的情况下,如患有心脏病、子痫前期或围产期出血的妇女。尽管有先进的技术和大量的研究成果,但产妇分娩期间的血流动力学数据仍然不一致,缺乏有效性。研究表明,心输出量(CO)增加主要与分娩晚期的收缩有关[6]。此外,分娩后CO减少的确切时间仍不确定[7,8]。已知硬膜外麻醉(EA)会影响母体血流动力学;然而,其他事件,如胎膜破裂或胎盘分离对母体血流动力学有何影响或反应尚不清楚。分娩和分娩期间血流动力学监测的方法很少。过去,血流动力学监测主要依赖于使用菲克法、染料稀释法或热稀释法进行肺动脉插管的有创技术[9-12]。然而,技术的复杂性,以及心律失常、气胸、感染、血栓形成甚至死亡等不良事件的高风险,都超过了任何假定的益处,除了重病患者[13-15]。超声心动图和组织多普勒成像是血流动力学监测的非侵入性替代方法。肺超声也可以作为检测液体不耐受的有用工具。尽管安全,但这些工具存在后勤和成本问题,并且依赖于操作员[16-18]。近年来,技术不断进步,允许使用全身生物阻抗和基于胸部生物阻抗的设备进行监测,这两种技术都安全且易于使用。然而,它们仍然需要母体布线,在分娩期间舒适度低[19-21]。本研究通过给待产孕妇佩戴新型反射式PPG设备持续监测其心输出量(CO)、心率(HR)、每搏输出量(SV)、全身血管阻力(SVR)以及收缩压(SBP)、舒张压(DBP)和平均动脉压(MAP),以评估分娩和分娩期间的母体血流动力学情况。

1 资料与方法

1.1 一般资料

这是一项前瞻性、观察性、纵向数据分析研究,使用一种基于PPG的新型可穿戴设备对产妇血流动力学进行连续监测。本研究已经获得北京市海淀区妇幼保健院医学伦理批准函,而且每位参与者在注册时均签署了知情同意书。

选取2021年3月至2023年6月北京市海淀区妇幼保健院81例孕妇参与本研究。入选标准:健康女性;18岁以上;足月妊娠(妊娠期37～42周);单胎妊娠。排除标准:重大疾病(如心脏病、慢性高血压、妊娠前糖尿病)或子痫前期;以剖宫产结束的分娩或分娩前取下器械的受试者。

1.2 基于PPG的远程患者监护设备

新型反射式PPG设备(以色列Petah Tikva Biobeat Technologies有限公司)是一种可穿戴的无线无创医疗级监护仪,可实现连续远程患者监测,包括监测产妇血流动力学,以评估分娩期间的心血管变化。大多数市售的基于PPG的脉搏血氧仪是通过人体末梢组织传输特定红色和红外波长的光。然后检测器测量每种波长下变化的吸光度,使其能够确定仅由脉动动脉血产生的吸光度(不包括静脉血、皮肤、骨骼、肌肉和脂肪)。虽然PPG技术通常用于脉搏血氧测定,但本研究中使用的设备采用了独特的反射式PPG技术,其中光源和传感器阵列放置在同一侧,当光传输到受试者的皮肤时,部分光从组织反射到光电二极管检测器。PPG信号以高时间和定量分辨率采集,通过使用脉搏波传输时间和脉搏波分析技术,可以捕捉组织反射率的微小变化,从而能够每5 s测量多种生命体征,包括HR、血压(BP)变化、CO、SV、SVR等。见图1。

图1 Biobeat监测平台的腕表监测器示意图

1.3 方法

1.3.1设备佩戴和摘取

孕妇在分娩活跃期开始之前进入产房。在征得同意后,给孕妇戴上新型反射式PPG设备。初始校准数据,包括产妇年龄(岁)、身高(cm)、体质量(kg)、当前心率和血压,被上传到设备提供的个人应用程序中。分娩后,腕表至少保留2 h,研究人员在将妇女转移到产科病房之前将其取下。

1.3.2数据收集

在入院时、分娩和分娩期间前瞻性地收集产妇和新生儿数据。数据包括产妇特征和医学背景,如年龄、妊娠前体质量和身高、妊娠期间体质量增加、已知的心血管或代谢疾病、药物、吸烟等,以及当前的妊娠随访(妊娠早期和中期基因筛查、解剖扫描、血糖状况、任何高血压疾病)。

分娩时记录所有干预措施的时间,包括胎膜破裂(自然或人工)、硬膜外麻醉(EA)、胎儿分娩的确切时间和胎盘排出。

分娩结果包括分娩时的胎龄、新生儿出生体质量和立即新生儿结局。产妇结局,如围产期出血或产褥热在出院前都有记录。监控设备的测量速率为每5 s一次,数据通过智能手机应用程序上传到安全的数据云环境,并从中进行远程分析。分析中的生命体征包括CO、HR、SVR、SV、SBP、DBP和MAP。

1.3.3数据分析

使用Power BI分析工具(Microsoft)对收集到的数据进行大数据分析。接下来,使用Excel数据分析和回归工具将数据标准化为可视化表示。数据显示为连续的时间序列趋势线,识别生命体征的行为变化。总之,X轴表示监控时间轴,而Y轴表示时间轴上值的变化。根据定义的时间间隔内的所有测量结果计算出的平均测量值在胎膜破裂(代表第一产程)、电针、胎儿分娩(代表第二产程)和胎盘排出前后进行比较。

1.4 统计学处理

2 结果

2.1 研究对象的基线资料

产妇中位年龄为30(21～42)岁,29.6%为未产妇。中位体质量指数(BMI)为29.2 kg/m2,范围为20.7～48.1 kg/m2。在电针、胎膜破裂、胎儿分娩和胎盘排出前后,对所有生命体征进行视觉和数字连续监测,有833663个测量结果可供分析。见表1。

表1 研究对象的基线资料(n=81)

2.2 硬膜外麻醉前后心血管指标的变化

产妇接受了硬膜外麻醉后,CO轻微升高(5.53 L/minvs5.65 L/min,硬膜外麻醉前后10 min),差异有统计学意义(P<0.05),随后数值降低。CO升高似乎归因于HR和SV均无显著增加。总体而言,由于SVR的反向下降,血压值保持稳定,差异有统计学意义(P<0.05)。持续评估硬膜外麻醉后超过10 min的测量结果表明,SVR持续下降,仅持续至麻醉后20 min。见表2。

表2 分娩和分娩期间生命体征的趋势(硬膜外麻醉)(n=81)

2.3 破膜前后心血管指标的变化

母体血流动力学的最大变化出现在胎儿分娩前后。心输出量随分娩而增加,在胎儿分娩时达到7.24 L/min的峰值,之后迅速下降,差异有统计学意义(P<0.05)。这主要是由于HR的显著变化和SV的轻微变化,破膜前后比较差异有统计学意义(P<0.05)。见表3。

表3 分娩和分娩期间生命体征的趋势(破膜)(n=81)

2.4 胎盘排出前后心血管指标的变化

胎盘排出对胎盘排出前后母体血流动力学的评估显示,CO增加(P<0.05),最可能是由于HR增加(88.59 bpmvs96.53 bpm),在胎盘排出前后10 min,SV无任何差异。同样,血压值保持稳定,SVR下降,差异有统计学意义(P<0.05),可能与CO增加相反。值得注意的是,胎盘排出的中位时间为8 min,与目视显示的峰值一致。见表4。

表4 分娩和分娩期间生命体征的趋势(胎盘排出)(n=81)

3 讨论

本研究使用了一种新型的基于PPG的远程患者监测设备,对低风险产妇进行持续的血流动力学监测,包括在分娩和分娩过程中每5 s取样一次的HR、SV、CO、SVR、SBP、DBP和MAP的纵向调整,以及它们对分娩和分娩期间“事件”的适应:电针、胎膜破裂、胎儿、分娩和胎盘排出。因此,我们认为电针仅引起SVR和CO的轻微变化,电针后30 min血压值稳定,胎膜破裂后未记录到母体血流动力学变化。胎儿分娩是所有测量变量的最大变化点,胎儿分娩后变化迅速明显逆转,胎盘排出与CO和HR的第二个峰值以及SVR的降低相关,从而维持稳定的血压值。

目前,产妇在分娩和分娩期间的血流动力学的研究得出了相互矛盾的结果,尤其是在血流动力学适应的程度和时间方面。电针会引起交感神经阻滞,促使血管扩张和静脉回流减少,从而导致母体出现低血压的情况[22,23]。此外,疼痛突然缓解可能会导致血压下降。然而,这些影响仅见于部分研究,临床报告仅在接受电针治疗的0～14%的孕妇中出现[24]。最近,研究者比较由基于全身生物阻抗的装置测定的阴道分娩和剖宫产后的产妇血流动力学发现,电针前后测得的心脏指数和MAP显著降低[19]。此外,EA之前给出的流体过载数据及其对测量的影响没有记录在案。在本研究中,记录了电针后5 s内母体血流动力学的纵向变化,并发现电针后30 min血压保持稳定。这不仅为母体血流动力学的纵向评估提供了一种简单、无创、准确的技术概念,而且在放弃电针前给予的液体超载以允许实时调整液体管理和胎儿监护方面具有临床意义。这项技术的简单性将使我们能够进一步扩大对产妇血流动力学的了解,并使高危产妇和复杂分娩的管理个性化。

膜破裂虽然可能缓解子宫内的张力,但对测量的变量没有影响。胎儿分娩时出现了变化峰值。从早期分娩到第二阶段,CO增加,胎儿分娩时达到7.2 L/min。这很可能与强烈的宫缩导致子宫血液自动输血到母体循环中,从而增加预载有关。胎儿分娩后30 min,CO已明显下降。与CO的强劲变化不同,MAP保持相对不变,仅在第二阶段和胎儿分娩时出现轻微增加。需要注意的是,不同研究之间的血压变化可能有所不同,因为它取决于产妇之间不受控制的许多变量,例如子宫收缩的持续时间和强度、产妇的位置、产妇的主观疼痛和焦虑以及产妇推压的时间。胎盘排出与分娩后出现的CO和HR的第二个峰值相关。尽管CO增加,但由于SVR的补偿性下降,MAP保持相对不变。

本研究受益于其纵向方法,使用了一种经验证并根据特定孕产妇人体测量进行了调整的新的基于PPG的技术,在分娩和分娩期间每5 s持续监测血流动力学数据。此外,由于参与者来自一个中心,因此所有分娩都采用了标准方法。

综上,一种新型反射式PPG设备可用于对产妇在分娩和分娩期间的血流动力学监测中。并利用这些数据确定正常值和异常值,以便在分娩和分娩期间制定安全方案。但由于本研究样本量小,使得研究受到了限制。此外,由于本研究是观察性的,故无法控制变量的测量,如产妇位置、液体管理、产妇焦虑、分娩时间等。