胎兒心電圖的應(yīng)用與進(jìn)展

［摘要］" 對胎兒心電圖（fetal electrocardiogram，F(xiàn)ECG）進(jìn)行簡單介紹，闡述近年來FECG技術(shù)在檢測胎兒心律失常、監(jiān)測妊娠高血壓綜合征患者宮內(nèi)胎兒缺氧狀況等方面的臨床應(yīng)用，并梳理了FECG本身存在的局限性。本文還總結(jié)了FECG信號處理技術(shù)的進(jìn)展，并展望FECG未來的發(fā)展前景。

［關(guān)鍵詞］" 胎兒心電圖;心律失常;宮內(nèi)缺氧;信號處理

［中圖分類號］" R541.75;R540.4

［文獻(xiàn)標(biāo)志碼］" A

［文章編號］" 2095-9354（2024）04-0430-03

DOI： 10.13308/j.issn.2095-9354.2024.04.025

［引用格式］" 張強(qiáng)，李博，翟勝男，等. 胎兒心電圖的應(yīng)用與進(jìn)展［J］. 實(shí)用心電學(xué)雜志， 2024， 33（4）： 430-432.

作者單位： 067000 河北 承德，承德醫(yī)學(xué)院附屬醫(yī)院心臟電生理科

作者簡介： 張強(qiáng)，碩士研究生在讀，主要從事心血管疾病相關(guān)研究。

通信作者： 侯瑞田，E-mail： 525915174@qq.com

Application and progress of fetal electrocardiogram" ZHANG Qiang， LI Bo， ZHAI Shengnan， HOU Ruitian" （Department of Cardiac Electrophysiology， Affiliated Hospital of Chengde Medical College， Chengde Hebei 067000， China）

［Abstract］" Based on a brief introduction to fetal electrocardiogram （FECG）， this paper illustrates the clinical application of FECG technology in recent years in aspects such as detecting fetal arrhythmias and monitoring fetal intrauterine hypoxia in patients with pregnancy-induced hypertension syndrome. It sorts out the limitations of FECG itself. This paper also summarizes the progress of FECG signal processing techniques， and looks forward to the development prospect of FECG in the future.

［Key words］" fetal electrocardiogram; arrhythmia; intrauterine hypoxia;signal processing

胎兒心電圖（fetal electrocardiogram，F(xiàn)ECG）檢查是一種無創(chuàng)監(jiān)測胎兒健康狀況的重要方法。該檢查方法簡便且敏感，成為胎兒監(jiān)護(hù)的重要項(xiàng)目之一。FECG的基本原理與普通心電圖類似，是通過接收胎兒心臟電生理活動的電波，并在心電圖紙上描繪心臟電生理活動的綜合向量波形來實(shí)現(xiàn)的；根據(jù)異常電生理活動的波形特征，臨床上可以推測引起這種異常的原因。FECG能夠區(qū)分胎兒每一心臟搏動的微小變化，借此判斷胎兒心臟是否處于缺氧或缺血狀態(tài)，是早期診斷胎兒窘迫的敏感指標(biāo)［1］?，F(xiàn)對FECG在臨床中的應(yīng)用及進(jìn)展進(jìn)行闡述和展望，以加深臨床醫(yī)師對該技術(shù)的了解，以便在臨床實(shí)踐中更好、更準(zhǔn)確地使用該技術(shù)。

1" FECG的起源

1906年，Gremer首次應(yīng)用Einthoven弦線電流計(jì)從孕婦腹部記錄FECG。1921年，Norr報(bào)告了馬胎兒在子宮內(nèi)的心電圖。1936年，Strassman應(yīng)用成人真空管心電圖儀記錄了FECG。1957年，Southern利用向量系統(tǒng)和示波儀檢測到了能顯示P-QRS-T波群的FECG。我國在20世紀(jì)60年代已有FECG相關(guān)研究成果的報(bào)道，到80年代中期，國內(nèi)已經(jīng)成功開發(fā)了FECG機(jī)并將其應(yīng)用于臨床［2］。

2" FECG檢查的操作方法

2.1" 直接法

真正意義上的FECG，是將檢查電極經(jīng)陰道直接接觸胎體描記出FECG。盡管這樣記錄的心電圖波形清晰，但因其屬于侵入性檢查，不易重復(fù)多次進(jìn)行，因此臨床不常使用［2］。

2.2" 間接法

母胎混合心電圖是指將檢查電極放置于孕婦腹壁而描記出的FECG［2］。具體操作步驟：孕婦先排空膀胱，平臥于檢查床，用75％酒精棉球擦拭孕婦腹壁子宮底部、恥骨聯(lián)合上方和左右大腿內(nèi)側(cè)面皮膚至微紅；采用縱軸導(dǎo)聯(lián)描記，正電極置于宮底，負(fù)電極置于恥骨聯(lián)合上方，黑色（接地）電極置于大腿內(nèi)側(cè)，并用膠布固定。定好標(biāo)準(zhǔn)電壓后，連續(xù)描記至少1.5 min，描記出清晰波形，測量、分析FECG［3］。此種檢查須在孕期12周以后進(jìn)行，屬于非侵入性檢查，可以反復(fù)多次進(jìn)行，是臨床常用的FECG檢查方法。

3" FECG的臨床應(yīng)用

3.1" 異常FECG的檢出

我國異常FECG的定性、定量分析標(biāo)準(zhǔn)［3］如下：① 早搏≥6次/min為頻發(fā)，≤5次/min為偶發(fā)；② ST段改變，上移或下移5 μV；③ 胎兒心率gt;160次/min為心動過速，lt;120次/min為心動過緩，lt;100次/min為顯著心動過緩；休息10 min后再次測定，如兩次結(jié)果相同則可診斷；④ 心律不齊，在胎心率正常范圍內(nèi)，胎心率變化gt;30次/min為心律不齊；超出正常胎心率范圍時(shí)，胎心率變化gt;25次/min為心律不齊伴心動過速或過緩，需注明變動范圍；⑤ QRS波時(shí)限增寬＞0.05 s；⑥ QRS波振幅＞30 μV，應(yīng)寫明其數(shù)值。常見的異常FECG主要為前4種。FECG能準(zhǔn)確診斷多種心律失常，為臨床診治提供重要依據(jù)［4］。但由于FECG波形較小，P波及T波不能明確顯示，因此很難辨認(rèn)早搏的來源，而經(jīng)驗(yàn)豐富的醫(yī)生可以根據(jù)早搏QRS波形態(tài)、代償間期完全與否及聯(lián)律間期的長短，區(qū)分出室性或室上性早搏。由于FECG基線不太穩(wěn)定，容易受母體心電波及肌顫波的干擾，因此診斷ST段改變應(yīng)慎重［3］。

3.2" 預(yù)測妊娠高血壓綜合征患者宮內(nèi)是否缺氧

妊娠高血壓綜合征患者易在妊娠晚期及分娩時(shí)并發(fā)胎兒宮內(nèi)缺氧，嚴(yán)重時(shí)會使胎兒產(chǎn)生缺血缺氧性腦部疾病，甚至直接造成死胎［5-6］。由于胎心對缺氧敏感度較高，因此，F(xiàn)ECG能較好地反映出胎盤功能與宮內(nèi)供氧情況［7］。若FECG顯示胎兒心率≥160次/min或≤120次/min，且持續(xù)至少10 min無改善，則可判定胎兒存在宮內(nèi)缺氧［8］。故FECG可用于準(zhǔn)確評估胎兒缺氧狀況，以利于臨床及時(shí)采取針對性干預(yù)，改善胎兒缺氧狀況，預(yù)防不良妊娠結(jié)局的發(fā)生。

4" FECG臨床應(yīng)用的局限性

FECG的檢測成功率有時(shí)會受到下列諸多因素的影響，進(jìn)而導(dǎo)致檢測失敗。

4.1" 母體因素

① 心理因素：恐懼、緊張的情緒易導(dǎo)致肌電干擾。② 心動過速時(shí)，快速高大的MQRS波群易掩蓋FECG波形。③ 呼吸急促或幅度過大時(shí)，易導(dǎo)致基線上下漂移，影響對FECG的辨認(rèn)及測量。④ 膀胱過度充盈時(shí)，會導(dǎo)致腹壁肌肉緊張，易出現(xiàn)肌電干擾。⑤ 腹壁脂肪層過厚、羊水過多，可能會使胎兒心電波在傳導(dǎo)中衰減而導(dǎo)致FECG波幅減小或顯示不清［9］。

4.2" 外在因素

① 檢查時(shí)室內(nèi)溫度過低、寒冷刺激易使孕婦肌肉顫抖而導(dǎo)致肌電干擾。② 儀器周圍有大型機(jī)電設(shè)備造成交流電干擾。③ 導(dǎo)連線接觸不良或折斷，不能測出FECG。④ 電極粘貼過緊或過松、地線設(shè)備不完善，均易形成毛刺狀干擾，掩蓋FECG波形。⑤ 皮膚處理不徹底時(shí)也會出現(xiàn)肌電干擾，從而影響對FECG的判定［9］。

5" FECG信號處理技術(shù)的進(jìn)展

由于各種噪聲（如母體心電圖、母體的呼吸噪聲、電子儀器的熱噪聲及工頻干擾）帶來的影響，采用常規(guī)方法從孕婦腹部體表無損測量的FECG往往既不清晰也難以識別［10］。為了解決FECG的信號處理問題，醫(yī)學(xué)界先后進(jìn)行了多種技術(shù)革新。1991年JUTTEN等［11］首次提出了一種基于神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)的學(xué)習(xí)算法（H-J算法），成功實(shí)現(xiàn)了語音信號的分離，這就是獨(dú)立分量分析技術(shù)（independent component analysis，ICA），自此開啟了一個(gè)嶄新的領(lǐng)域；隨后，還涌現(xiàn)出了自適應(yīng)濾波技術(shù)［12］、基于奇異值分解的技術(shù)［13］。BARROS等［14］提出了基于相關(guān)函數(shù)最大化的源信號提取算法，雖然該算法簡單高效、運(yùn)算量小，但所提取的FECG信號?；煊械皖l噪聲。此后，在ZHANG等［15］研究結(jié)果的基礎(chǔ)上，孟海濤等［10］提出了改進(jìn)的基于峭度和自相關(guān)函數(shù)聯(lián)合最大化的算法（joint maximization of autocorrelation and kurtosis，JMAK）。該算法充分利用FECG與其他源信號互相獨(dú)立且具有特殊自相關(guān)結(jié)構(gòu)等性質(zhì)，能快速提取FECG信號，同時(shí)在極大程度上屏蔽多種噪聲的干擾，從而使提取的FECG更為清晰。盡管該算法需要事先估計(jì)FECG的周期，但允許有較大的估計(jì)誤差，人工干預(yù)少，并且各種參數(shù)允許的取值范圍比較大，還可以改成在線處理模式［10］。目前FECG信號處理技術(shù)的進(jìn)展仍未止步，最近的相關(guān)研究將深度學(xué)習(xí)與SVD-ICA-NMF算法相結(jié)合，高效地優(yōu)化了真實(shí)信號，并能夠?qū)崟r(shí)檢測FECG信號［16］。

隨著FECG信號處理技術(shù)的不斷進(jìn)步，信號處理過程中的噪聲干擾問題也得到了妥善解決。例如，利用基于最小均方自適應(yīng)的噪聲消除技術(shù)，不僅在很大程度上消除了信號處理中的噪聲干擾，并且還確定了胎兒QRS波檢測的準(zhǔn)確性、靈敏度和陽性預(yù)測值［17］，而基于該技術(shù)進(jìn)行合理改進(jìn)的并行子濾波器自適應(yīng)噪聲消除器，更進(jìn)一步提高了胎兒QRS波檢測的準(zhǔn)確性、靈敏度和陽性預(yù)測值［18］。2022年SOURIAU等［19］使用動態(tài)時(shí)間規(guī)整（dynamic time warping，DTW）算法來計(jì)算母體心電圖的平均周期及其與所有周期之間的對齊情況，更好地消除了母體心電圖對信號處理的影響，從而改善了從腹部心電信號中提取FECG的效果。

6" 對FECG技術(shù)的展望

FECG的誕生已逾百年，雖然在各方面都取得了一些進(jìn)展，但仍存在諸多不足。對于完善FECG的提取算法、提高異常FECG的檢出率、消除噪聲干擾等諸多問題，仍需要進(jìn)一步研究。隨著臨床研究的不斷深入和相關(guān)技術(shù)的加速迭代，相信FECG技術(shù)在未來能更加成熟，并更廣泛地應(yīng)用于臨床。

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（收稿日期： 2024-03-11）

（本文編輯： 顧艷）