無線、遠程對產婦血流動力學的連續監測技術的臨床應用研究

戚 紅, 魏麗君, 賴雪蕾

1. 北京市海淀區婦幼保健院產前診斷中心,北京 100080;2. 北京市海淀區婦幼保健院醫學裝備科, 北京 100080;3. 北京市海淀醫院醫學裝備科, 北京 100080

妊娠、分娩和產褥期的特點是母親血流動力學持續發生重大變化,以適應不斷增長的生理需求[1-3]。變化早在妊娠早期就開始,并在分娩和分娩期間達到峰值,以適應相關的焦慮、勞累、疼痛、子宮收縮、子宮復舊和出血[4,5]。了解這些變化對于為健康產婦提供良好的臨床護理至關重要,尤其是在更具挑戰性的情況下,如患有心臟病、子癇前期或圍產期出血的婦女。盡管有先進的技術和大量的研究成果,但產婦分娩期間的血流動力學數據仍然不一致,缺乏有效性。研究表明,心輸出量(CO)增加主要與分娩晚期的收縮有關[6]。此外,分娩后CO減少的確切時間仍不確定[7,8]。已知硬膜外麻醉(EA)會影響母體血流動力學;然而,其他事件,如胎膜破裂或胎盤分離對母體血流動力學有何影響或反應尚不清楚。分娩和分娩期間血流動力學監測的方法很少。過去,血流動力學監測主要依賴于使用菲克法、染料稀釋法或熱稀釋法進行肺動脈插管的有創技術[9-12]。然而,技術的復雜性,以及心律失常、氣胸、感染、血栓形成甚至死亡等不良事件的高風險,都超過了任何假定的益處,除了重病患者[13-15]。超聲心動圖和組織多普勒成像是血流動力學監測的非侵入性替代方法。肺超聲也可以作為檢測液體不耐受的有用工具。盡管安全,但這些工具存在后勤和成本問題,并且依賴于操作員[16-18]。近年來,技術不斷進步,允許使用全身生物阻抗和基于胸部生物阻抗的設備進行監測,這兩種技術都安全且易于使用。然而,它們仍然需要母體布線,在分娩期間舒適度低[19-21]。本研究通過給待產孕婦佩戴新型反射式PPG設備持續監測其心輸出量(CO)、心率(HR)、每搏輸出量(SV)、全身血管阻力(SVR)以及收縮壓(SBP)、舒張壓(DBP)和平均動脈壓(MAP),以評估分娩和分娩期間的母體血流動力學情況。

1 資料與方法

1.1 一般資料

這是一項前瞻性、觀察性、縱向數據分析研究,使用一種基于PPG的新型可穿戴設備對產婦血流動力學進行連續監測。本研究已經獲得北京市海淀區婦幼保健院醫學倫理批準函,而且每位參與者在注冊時均簽署了知情同意書。

選取2021年3月至2023年6月北京市海淀區婦幼保健院81例孕婦參與本研究。入選標準:健康女性;18歲以上;足月妊娠(妊娠期37～42周);單胎妊娠。排除標準:重大疾病(如心臟病、慢性高血壓、妊娠前糖尿病)或子癇前期;以剖宮產結束的分娩或分娩前取下器械的受試者。

1.2 基于PPG的遠程患者監護設備

新型反射式PPG設備(以色列Petah Tikva Biobeat Technologies有限公司)是一種可穿戴的無線無創醫療級監護儀,可實現連續遠程患者監測,包括監測產婦血流動力學,以評估分娩期間的心血管變化。大多數市售的基于PPG的脈搏血氧儀是通過人體末梢組織傳輸特定紅色和紅外波長的光。然后檢測器測量每種波長下變化的吸光度,使其能夠確定僅由脈動動脈血產生的吸光度(不包括靜脈血、皮膚、骨骼、肌肉和脂肪)。雖然PPG技術通常用于脈搏血氧測定,但本研究中使用的設備采用了獨特的反射式PPG技術,其中光源和傳感器陣列放置在同一側,當光傳輸到受試者的皮膚時,部分光從組織反射到光電二極管檢測器。PPG信號以高時間和定量分辨率采集,通過使用脈搏波傳輸時間和脈搏波分析技術,可以捕捉組織反射率的微小變化,從而能夠每5 s測量多種生命體征,包括HR、血壓(BP)變化、CO、SV、SVR等。見圖1。

圖1 Biobeat監測平臺的腕表監測器示意圖

1.3 方法

1.3.1設備佩戴和摘取

孕婦在分娩活躍期開始之前進入產房。在征得同意后,給孕婦戴上新型反射式PPG設備。初始校準數據,包括產婦年齡(歲)、身高(cm)、體質量(kg)、當前心率和血壓,被上傳到設備提供的個人應用程序中。分娩后,腕表至少保留2 h,研究人員在將婦女轉移到產科病房之前將其取下。

1.3.2數據收集

在入院時、分娩和分娩期間前瞻性地收集產婦和新生兒數據。數據包括產婦特征和醫學背景,如年齡、妊娠前體質量和身高、妊娠期間體質量增加、已知的心血管或代謝疾病、藥物、吸煙等,以及當前的妊娠隨訪(妊娠早期和中期基因篩查、解剖掃描、血糖狀況、任何高血壓疾病)。

分娩時記錄所有干預措施的時間,包括胎膜破裂(自然或人工)、硬膜外麻醉(EA)、胎兒分娩的確切時間和胎盤排出。

分娩結果包括分娩時的胎齡、新生兒出生體質量和立即新生兒結局。產婦結局,如圍產期出血或產褥熱在出院前都有記錄。監控設備的測量速率為每5 s一次,數據通過智能手機應用程序上傳到安全的數據云環境,并從中進行遠程分析。分析中的生命體征包括CO、HR、SVR、SV、SBP、DBP和MAP。

1.3.3數據分析

使用Power BI分析工具(Microsoft)對收集到的數據進行大數據分析。接下來,使用Excel數據分析和回歸工具將數據標準化為可視化表示。數據顯示為連續的時間序列趨勢線,識別生命體征的行為變化?？傊?X軸表示監控時間軸,而Y軸表示時間軸上值的變化。根據定義的時間間隔內的所有測量結果計算出的平均測量值在胎膜破裂(代表第一產程)、電針、胎兒分娩(代表第二產程)和胎盤排出前后進行比較。

1.4 統計學處理

2 結果

2.1 研究對象的基線資料

產婦中位年齡為30(21～42)歲,29.6%為未產婦。中位體質量指數(BMI)為29.2 kg/m2,范圍為20.7～48.1 kg/m2。在電針、胎膜破裂、胎兒分娩和胎盤排出前后,對所有生命體征進行視覺和數字連續監測,有833663個測量結果可供分析。見表1。

表1 研究對象的基線資料(n=81)

2.2 硬膜外麻醉前后心血管指標的變化

產婦接受了硬膜外麻醉后,CO輕微升高(5.53 L/minvs5.65 L/min,硬膜外麻醉前后10 min),差異有統計學意義(P<0.05),隨后數值降低。CO升高似乎歸因于HR和SV均無顯著增加?？傮w而言,由于SVR的反向下降,血壓值保持穩定,差異有統計學意義(P<0.05)。持續評估硬膜外麻醉后超過10 min的測量結果表明,SVR持續下降,僅持續至麻醉后20 min。見表2。

表2 分娩和分娩期間生命體征的趨勢(硬膜外麻醉)(n=81)

2.3 破膜前后心血管指標的變化

母體血流動力學的最大變化出現在胎兒分娩前后。心輸出量隨分娩而增加,在胎兒分娩時達到7.24 L/min的峰值,之后迅速下降,差異有統計學意義(P<0.05)。這主要是由于HR的顯著變化和SV的輕微變化,破膜前后比較差異有統計學意義(P<0.05)。見表3。

表3 分娩和分娩期間生命體征的趨勢(破膜)(n=81)

2.4 胎盤排出前后心血管指標的變化

胎盤排出對胎盤排出前后母體血流動力學的評估顯示,CO增加(P<0.05),最可能是由于HR增加(88.59 bpmvs96.53 bpm),在胎盤排出前后10 min,SV無任何差異。同樣,血壓值保持穩定,SVR下降,差異有統計學意義(P<0.05),可能與CO增加相反。值得注意的是,胎盤排出的中位時間為8 min,與目視顯示的峰值一致。見表4。

表4 分娩和分娩期間生命體征的趨勢(胎盤排出)(n=81)

3 討論

本研究使用了一種新型的基于PPG的遠程患者監測設備,對低風險產婦進行持續的血流動力學監測,包括在分娩和分娩過程中每5 s取樣一次的HR、SV、CO、SVR、SBP、DBP和MAP的縱向調整,以及它們對分娩和分娩期間“事件”的適應:電針、胎膜破裂、胎兒、分娩和胎盤排出。因此,我們認為電針僅引起SVR和CO的輕微變化,電針后30 min血壓值穩定,胎膜破裂后未記錄到母體血流動力學變化。胎兒分娩是所有測量變量的最大變化點,胎兒分娩后變化迅速明顯逆轉,胎盤排出與CO和HR的第二個峰值以及SVR的降低相關,從而維持穩定的血壓值。

目前,產婦在分娩和分娩期間的血流動力學的研究得出了相互矛盾的結果,尤其是在血流動力學適應的程度和時間方面。電針會引起交感神經阻滯,促使血管擴張和靜脈回流減少,從而導致母體出現低血壓的情況[22,23]。此外,疼痛突然緩解可能會導致血壓下降。然而,這些影響僅見于部分研究,臨床報告僅在接受電針治療的0～14%的孕婦中出現[24]。最近,研究者比較由基于全身生物阻抗的裝置測定的陰道分娩和剖宮產后的產婦血流動力學發現,電針前后測得的心臟指數和MAP顯著降低[19]。此外,EA之前給出的流體過載數據及其對測量的影響沒有記錄在案。在本研究中,記錄了電針后5 s內母體血流動力學的縱向變化,并發現電針后30 min血壓保持穩定。這不僅為母體血流動力學的縱向評估提供了一種簡單、無創、準確的技術概念,而且在放棄電針前給予的液體超載以允許實時調整液體管理和胎兒監護方面具有臨床意義。這項技術的簡單性將使我們能夠進一步擴大對產婦血流動力學的了解,并使高危產婦和復雜分娩的管理個性化。

膜破裂雖然可能緩解子宮內的張力,但對測量的變量沒有影響。胎兒分娩時出現了變化峰值。從早期分娩到第二階段,CO增加,胎兒分娩時達到7.2 L/min。這很可能與強烈的宮縮導致子宮血液自動輸血到母體循環中,從而增加預載有關。胎兒分娩后30 min,CO已明顯下降。與CO的強勁變化不同,MAP保持相對不變,僅在第二階段和胎兒分娩時出現輕微增加。需要注意的是,不同研究之間的血壓變化可能有所不同,因為它取決于產婦之間不受控制的許多變量,例如子宮收縮的持續時間和強度、產婦的位置、產婦的主觀疼痛和焦慮以及產婦推壓的時間。胎盤排出與分娩后出現的CO和HR的第二個峰值相關。盡管CO增加,但由于SVR的補償性下降,MAP保持相對不變。

本研究受益于其縱向方法,使用了一種經驗證并根據特定孕產婦人體測量進行了調整的新的基于PPG的技術,在分娩和分娩期間每5 s持續監測血流動力學數據。此外,由于參與者來自一個中心,因此所有分娩都采用了標準方法。

綜上,一種新型反射式PPG設備可用于對產婦在分娩和分娩期間的血流動力學監測中。并利用這些數據確定正常值和異常值,以便在分娩和分娩期間制定安全方案。但由于本研究樣本量小,使得研究受到了限制。此外,由于本研究是觀察性的,故無法控制變量的測量,如產婦位置、液體管理、產婦焦慮、分娩時間等。