综述| 基于胎儿病理生理的产时胎心监护解读

产时胎心监护，也称胎心率宫缩描记图（cardiotocography，CTG）可监测产妇分娩过程中的胎心率及宫缩状态，从而指导临床干预，可降低因新生儿窒息和酸中毒导致的新生儿死亡和远期神经系统后遗症等不良结局的发生率 ^［ 1 ］ 。但目前临床实践中多基于图形变化作为CTG分类依据进行判读，存在主、客观差异。不同国家及学术组织指南的分类标准不同，中华医学会围产医学分会专家共识 ^［ 2 ］ 、美国妇产科医师协会（American College of Obstetricians and Gynecologists，ACOG）指南 ^［ 3 ］ 将CTG的判读分类为“Ⅰ类、Ⅱ类和Ⅲ类”，英国国家卫生与临床优化研究所（National Institute for Health and Care Excellence，NICE）指南 ^［ 4 ］ 分类为“正常、可疑和病理”，国际妇产科联盟（International Federation of Gynecology and Obstetrics，FIGO）指南 ^［ 1 ］ 分类为“正常、中间和异常”等，且主要依赖主观评估，受限于不同级别医师的临床经验及能力，个体间判读差异大，分类的一致性低，甚至相同医师在已知新生儿结局前后对图形分类不同 ^［ 5 ］ ，说明单纯以图形变化为依据进行CTG解读存在不一致性，并未考虑图形所提示的中枢器官（心脏、脑和肾上腺）氧合的特征，应用统一规定的指标也不能有效进行个体化监护。Cochrane系统评价 ^{［ 6 , 7 , 8 ］} 也指出，目前CTG的应用并没有降低围产儿死亡率和脑瘫的发生风险，新生儿酸中毒及入住新生儿重症监护病房（neonatal intensive care unit，NICU）率也无差别，未改善长期围产结局，反而提高了产时手术干预率，包括剖宫产率及阴道手术助产率。临床实践中胎心监护的有效性受到质疑，这与孕产妇的个体临床特征及宫缩情况不同、胎儿的储备能力和代偿反应能力不同、胎儿所处的宫内环境如有无羊水粪染及宫内感染等因素相关 ^［ 9 ］ ，因此，CTG解读需要考虑胎儿在不同临床背景下的病理生理变化，进而分析其反映在CTG图形上的变化。了解产程中胎儿的病理生理变化及其代偿机制，从单纯基于“图形”的CTG解读转向基于“胎儿病理生理”的CTG解读有利于个体化、准确判断胎儿宫内情况并改善围产结局 ^［ 1 ］ 。本文综述了产程中胎儿病理生理变化和对缺氧的代偿机制，总结了CTG特征、各类缺氧的CTG图形及其胎儿病理生理基础，探讨基于胎儿病理生理的CTG解读模式的应用现状及前景，为改进CTG解读提供参考。

临产后，规律并逐渐增强、频繁的宫缩可能导致胎儿的缺氧应激（反复和持续的脐带受压或子宫胎盘氧合下降） ^［ 10 ］ ，成人暴露在低氧应激下，会立即通过增加呼吸的速度和深度来给心肌供氧，维持有氧代谢，但胎儿缺氧时，不能通过刺激呼吸来满足氧的需求，为迅速减少心肌负荷以缓解缺氧压力，避免无氧代谢，胎儿会通过降低心率，减少心肌耗氧量来保护心肌，表现为胎心率减速。此外，当应激状态下交感神经兴奋时，促进儿茶酚胺分泌，增加心输出量并促进外周血管收缩，血液快速有效地重新分布到中枢器官避免其缺血缺氧性损伤 ^{［ 11 , 12 ］} 。多数胎儿能够通过上述机制建立有效的代偿反应来耐受缺氧。然而，少数胎儿可能因预先存在的慢性子宫-胎盘功能不全、不良的宫内环境如羊水粪染及宫内感染或母体因素如败血症、糖尿病酮症酸中毒等情况而无法承受，胎儿从代偿到失代偿损伤，甚至死亡的间隔时间较短。罕见情况下，产时急症胎盘早剥、脐带脱垂或子宫破裂可能导致急性缺氧应激，胎儿无法在短时间内形成有效的代偿反应，发生缺氧缺血性脑病（hypoxic ischemic encephalopathy，HIE）或增加围产期死亡的风险 ^［ 13 ］ 。临床医师需要仔细观察CTG的特征，以确定胎儿能否代偿缺氧。

结合胎儿病理生理的CTG解读的临床应用于2006年始于伦敦圣乔治大学医院 ^［ 14 ］ ，目前英国20%的助产机构应用此解读模式，明显改善了围产结局 ^{［ 12 ， 15 ］} 。来自14个国家的44名产科医师于2018年建立网站（网址：https：//www.physiological-ctg.com），网络公布了第一版基于胎儿病理生理CTG解读的指南 ^［ 16 ］ ，详细阐述了基于胎儿病理生理的CTG解读方式，即基于排除慢性缺氧和识别临产前已经存在的胎儿损害的CTG特征，确定产程中胎儿对缺氧应激的代偿反应以及缺氧的类型，通过仔细分析CTG图形的动态变化，及时发现胎儿中枢器官失代偿的证据并预测进一步的发展，从而利于临床决策。目前中国、英国、美国、意大利及澳大利亚等多国多家医疗机构应用该指南指导临床及开展研究，越来越多的证据表明基于胎儿病理生理CTG解读的实用性及有效性 ^{［ 17 , 18 , 19 ］} 。基于胎儿病理生理对CTG图形特征及其变化的解读如下：

1. 胎心率基线：胎心率基线是满足胎儿代谢需求的基础心率，如果胎儿心肌有足够的糖原储备并可保持有氧代谢，则心脏氧合良好，胎心率基线稳定 ^［ 12 ］ ，是正常CTG最重要的特征，不稳定或“波状”的基线提示心肌能量负平衡和心力衰竭，一旦出现应立即进行临床干预。正常足月儿胎心率基线范围是110~160次/min ^{［ 1 ， 16 ， 20 , 21 ］} ，胎儿副交感神经系统随妊娠进展逐渐发育成熟，胎心率基线随着孕周的增加逐渐降低 ^［ 22 ］ ，足月儿的胎心率基线接近正常范围的下限。胎龄>40周的胎儿胎心率基线>150次/min与不良围产结局有关 ^［ 23 ］ 。因此，在解读CTG时应关注胎心率基线是否适合胎儿的胎龄，还应注意胎儿心律失常如室上性心动过速、先天性心脏传导阻滞也会增加或降低胎心率基线。产程中胎心率基线随胎儿代谢需求变化发生相应改变，但如果基线较前升高>10%应视为异常 ^［ 24 ］ ，需排除伴儿茶酚胺释放的渐进性缺氧 ^［ 25 ］ 和（或）绒毛膜羊膜炎 ^［ 26 ］ ，基线升高前无减速时应高度警惕胎儿发生炎症反应 ^{［ 27 , 28 , 29 , 30 ］} 。

2. 胎心率基线变异：正常基线变异反映胎儿自主神经系统中枢调节正常（交感中枢增加心率，副交感中枢降低心率），反之，异常基线变异则表明胎儿中枢神经系统受抑制。群体基线变异的正常范围是5~25次/min ^{［ 1 ， 16 ， 20 , 21 ］} ，但如个体胎儿CTG基线变异明显改变，即使数值仍在群体的正常范围内，也应考虑为异常状态。应同时评估基线变异与胎心率基线的变化，胎儿缺氧会释放儿茶酚胺增加心率并将血液重新分配到中枢器官进行代偿，胎心率基线增高，但不存在脑缺氧，脑自主神经中枢调节正常，胎心率变异正常，而后因持续缺氧进一步导致中枢抑制，胎儿失代偿，才会出现基线变异减小，故胎儿缺氧会先出现胎心率基线增高，而后出现基线变异减小甚至缺失 ^{［ 13 ， 16 ， 25 ， 31 ］} 。除缺氧导致的基线变异减小外，几种非缺氧性原因，如胎儿深度睡眠周期、母亲低血糖、药物如阿片类药物和硫酸镁、绒毛膜羊膜炎导致的胎儿神经炎症、母体糖尿病酮症酸中毒或严重的败血症，酸性物质由母体经胎盘转运至胎儿均可抑制胎儿中枢神经系统，导致胎心率基线变异减小 ^［ 13 ］ 。

交替性活跃和安静的阶段（快速眼动睡眠和非快速眼动睡眠）引起胎心率的周期性变化（cycling）是CTG重要的特征之一，定义为胎心率基线变异正常和减小的交替出现，周期性变化存在表明胎儿中枢神经系统未受抑制 ^［ 32 ］ ，周期性变化缺失与不良的围产期结局相关 ^{［ 33 , 34 ］} 。绒毛膜羊膜炎导致胎儿神经炎症时会出现周期性变化缺失，甚至早于母亲发热。部分非缺氧性胎儿损害如胎儿宫内卒中，因胎儿颅内压升高也可导致基线变异减小和周期性变化缺失 ^［ 12 ］ 。

缺氧快速进展时，由于胎儿自主神经系统中枢调节不稳定，主要是由副交感神经介导 ^［ 35 ］ ，可产生>25次/min的显著基线变异，ZigZag图形指显著基线变异并呈不规则的“之字形”上下波动，在分娩过程中较常见 ^［ 36 ］ ，持续1 min以上的ZigZag图形使新生儿酸中毒风险升高2倍 ^［ 37 ］ ，持续2 min以上的ZigZag图形使新生儿入院风险增加约11倍 ^［ 38 ］ 。绒毛膜羊膜炎时，胎儿继发神经炎症导致自主神经功能失稳可出现ZigZag图形，与脐动脉pH值异常相关 ^{［ 26 ， 39 , 40 ］} 。

3. 加速：足月胎儿基线心率突然增加≥15次/min、持续≥15 s称为加速 ^［ 1 ］ ，反映了胎儿躯体神经系统的完整性和稳定性，通常与胎儿的全身运动有关 ^{［ 13 ， 31 ］} 。胎儿在低氧应激下会限制身体运动以减少氧耗，20 min内>2次的加速表明胎儿没有缺氧和酸中毒 ^［ 1 ］ 。此外，在第二产程中，如发现“双峰”图形，即大幅度的心率加速与宫缩波持续同时出现，需立即采取措施确认胎心率，并除外错误地监护到母亲心率，将宫缩时升高的母体心率误判为胎心率加速 ^［ 41 ］ 。

4. 减速：CTG最受关注的图形特征之一是减速，临床医师应知晓减速的病理生理机制，减速的出现是胎儿通过降低心率来保护心肌、保持心脏氧供的反射反应 ^［ 11 ］ 。近年来，一系列研究提示了减速与胎儿病理生理变化的相关性 ^{［ 42 , 43 , 44 , 45 ］} 。心率减速由迷走神经激活介导，激活迷走神经反应的反射包括：胎儿头部受压时的机械感受器反射、脐带受压时的压力感受器反射和Behold-Jarisch反射及外周化学感受器反射 ^［ 46 ］ 。压力感受器对血压变化敏感，而低氧分压、高二氧化碳浓度和高氢离子浓度刺激化学感受器，也有研究认为快速的心率变化也通过外周化学反射调节 ^［ 47 ］ 。

根据与宫缩的关系，目前指南多将减速分为早期、变异及晚期减速，认为早期减速因胎头受压、变异减速因脐带受压、晚期减速因胎儿缺氧导致 ^{［ 1 , 2 , 3 , 4 ］} 。宫缩导致短暂、间歇性的氧合中断和（或）血压快速变化，胎儿的代偿反应表现为快速、间断地降低胎心率以减轻心肌负荷，氧合恢复后胎心率快速恢复至基线，为变异减速及间歇性减速。如果存在子宫-胎盘功能不全，如胎盘梗死、绒毛发育不良等，宫缩将导致胎儿血氧浓度降低、二氧化碳积聚，短暂出现无氧代谢，一过性氢离子浓度升高，这些新产生的化学物质需要时间与受体结合后刺激外周化学感受器，导致胎心率缓慢下降。当宫缩间歇期胎盘血流量增加，含氧量正常的血液从母体螺旋小动脉进入胎盘静脉窦，外周化学感受器中积累的上述化学物质被缓慢清除，胎心率恢复到基线也是缓慢的，为晚期减速。如果胎儿氧合水平急剧下降，胎儿通过迅速降低心率并持续3 min以上来保护心肌免受酸中毒的影响，从而出现延长减速。无论这些减速的形态如何，如果减速之间胎心率基线稳定且变异正常，则提示胎儿心肌及脑组织氧供正常，与胎儿酸中毒无关 ^{［ 1 ， 13 ， 16 ］} ，晚期减速如果进展为复发性及延长减速，基线变异较小或缺失及不能维持基线稳定，会出现胎儿酸中毒 ^［ 12 ］ 。

胎儿病理生理CTG解读指南 ^［ 16 ］ 建议，应根据胎儿缺氧类型进行CTG分类，以防止胎儿缺血缺氧性损伤。相比传统以图形分类，以胎儿缺氧类型为分类依据，医师判读CTG的一致性可从50%以下提高至81% ^［ 48 ］ 。基于排除慢性缺氧和临产前已经存在的胎儿损害的特征，根据产时缺氧应激不同的强度、持续时间及进展，产时CTG分为渐进性、急性和亚急性缺氧3种缺氧类型，了解胎儿对不同类型缺氧的病理生理反应，并识别CTG的相应特征，将有助于临床医师预测CTG的下一步变化 ^{［ 12 ， 49 , 50 ］} 。

1. 慢性缺氧：如果存在胎动减少、羊水过少及严重胎粪污染需警惕有无慢性缺氧的存在。CTG表现为儿茶酚胺介导的三联征：包括胎心率基线升高以增加胎盘氧合及中枢器官灌注；因子宫-胎盘功能不全而导致宫缩后的反复浅慢减速；以及因中枢神经系统抑制和（或）酸中毒而导致的基线变异减小 ^{［ 13 ， 27 ， 31 ， 51 ］} 。进入产程前即存在慢性缺氧，胎儿将无法耐受宫缩导致的进一步缺氧应激，必要时可使用宫缩抑制剂以改善胎盘的血流灌注并立即行剖宫产术终止妊娠。

2. 渐进性缺氧：随着产程进展，宫缩逐渐更强、持续时间更长和更频繁，脐带的反复受压和（或）宫缩导致的子宫胎盘血流量减少可导致胎儿渐进性缺氧，分为代偿期及失代偿期两个阶段。代偿期儿茶酚胺介导的反应可增加组织灌注量和有效血液再分布以维持中枢器官的有氧代谢 ^［ 52 ］ ，此时副交感神经兴奋降低胎心率以减少心肌耗氧量，对应CTG表现为减速，交感神经兴奋促进外周血管收缩使胎儿血容量集中于中枢器官，CTG出现加速消失和随后的基线上升，但基线稳定，变异正常；如果宫缩持续，缺氧进行性加重，可致胎儿失代偿，胎心率下降导致中枢器官灌注不足，严重者进入终末阶段即心肌无氧代谢、酸中毒致胎儿死亡，对应CTG表现为复发性减速、基线不稳定、基线变异异常，变异减少或增加呈ZigZag图形，最终，基线阶梯性下降至胎儿心动过缓。本课题组既往研究回顾性分析了500例CTG图形证实处于渐进性缺氧代偿阶段的胎儿，出现变异或晚期减速及儿茶酚胺介导的基线升高，只要胎心率基线变异正常，未进入失代偿阶段，新生儿代谢性酸中毒风险就无增加；该研究也同时证实可根据渐进性缺氧胎儿病理生理变化，从代偿至失代偿阶段的演变，预测相对应的CTG图形变化 ^［ 17 ］ 。

3. 急性缺氧：如果胎儿胎盘循环血量出现急性且严重的减少，胎儿心肌氧合的急剧下降刺激迷走神经，胎心率立即减慢，以降低心肌耗氧量，CTG表现为持续>3 min的延长减速，有利于维持氧供，避免心肌失代偿。Westgate等 ^［ 46 ］ 发现，在完全阻断胎羊脐带后约3 min，通过迷走神经调节，胎心率基线逐渐下降，最终出现心动过缓。在人类分娩过程中，如此急性和完全停止的胎儿胎盘循环是非常罕见的，胎儿的血红蛋白水平（180~220 g/L）和对氧的亲和力高于成人，加之持续的胎盘循环，尽管基线心率较低，仍能继续气体交换。因一过性原因导致延长减速，3 min内发生心肌抑制及代谢性酸中毒的可能性很小。Cahill等 ^［ 53 ］ 回顾性分析了5 388单胎足月妊娠孕妇阴道分娩前30 min的CTG后报道超过98%的延长减速（持续减速超过5 min）的胎儿出生时脐动脉pH值正常。国际妇产科联盟（International Federation Gynecology and Obstetrics，FIGO）也建议将5 min作为诊断产程中延长减速的界值 ^［ 1 ］ 。在第二产程中，由于硬脑膜受刺激或继发于颅内压升高而导致的脑血流减少，刺激位于脑内的中枢化学感受器也会引发延长减速 ^［ 45 ］ 。Loghis等 ^［ 54 ］ 分析了45例发生于第二产程的延长减速，除脐带脱垂外，这些减速均与新生儿不良结局无关。但如果导致急性缺氧的原因持续存在且不可逆，例如产时急症胎盘早剥等情况下，会导致胎儿心肌血供减少，出现无氧代谢及酸中毒，心输出量降低，增加HIE及死亡的风险，应紧急终止妊娠。

无论胎儿急性缺氧的原因是什么，导致损伤的时间取决于胎儿的个体储备、胎盘循环清除酸性物质的能力、延长减速开始前胎儿的代偿能力及其他临床相关情况，这些因素存在复杂的相互作用，在处理延长减速时，不应盲目采用3 min或5 min的时间限制，建议遵循急性缺氧的处理流程（见 表1 ），这种个体化的方法将有助于确保及时分娩且避免不必要的手术干预 ^［ 12 ］ 。

4. 亚急性缺氧：缺氧应激的强度介于上述两者之间导致的缺氧即为亚急性缺氧，CTG表现为胎心率处于减速的时间（>90 s）长于处于基线的时间（<30 s） ^［ 16 ］ 。第二产程快速进展的亚急性缺氧可导致胎儿中枢器官氧合下降，自主神经功能失稳，基线变异增加，CTG出现持续时间>1 min的ZigZag图形 ^［ 28 ］ 。不恰当的催引产可能导致胎儿由渐进性缺氧进展为亚急性缺氧，Albertson等 ^［ 55 ］ 分析1 800例孕妇的CTG发现，42%的孕妇在引产过程中发生亚急性缺氧，10%的孕妇在第二产程屏气用力后30 min内发生亚急性缺氧，增加了不良围产结局的风险。胎儿亚急性缺氧不能通过保守措施迅速逆转，心肌将会出现氧合失代偿，导致酸中毒。

综上所述，正确解释CTG图形的变化需要结合胎儿的病理生理机制，而不是仅基于监护图形的形态变化，这为CTG解读的临床实践提供了新思路。以胎儿宫内代偿机制为基础，分析胎儿对机械和（或）缺氧应激所产生的病理生理变化对CTG图形所产生的影响，及时识别临产前即存在的慢性缺氧，以及不同发生速度的产时缺氧，包括急性、亚急性和渐进性缺氧，对CTG图形进行个体化判读，可更加准确地判断胎儿的宫内状况，在保证胎儿安全的前提下，减少不必要的产科手术干预，并可预测和及时识别胎儿不同缺氧类型的发生及转归，避免不可逆的缺血缺氧性损伤，改善围产结局。

在未来的工作中，应加强基于胎儿病理生理CTG解读模式的推广及临床应用，可进行多中心前瞻性临床研究以获得更多有效性证据，协助医护人员进行个体化胎儿宫内状态评估并做出正确的临床决策，减少不必要的临床干预，降低不良围产结局的发生率，有效保障母儿安全。