التصوير الكهربائي لتقلصات الرحم عند النساء الحوامل
Summary
نقدم بروتوكولا لإجراء التصوير الكهربائي للعضل الكهربائي (EMMI) ، بما في ذلك الإجراءات التالية: تسجيلات متعددة لمستشعر قطب تخطيط كهربية العضل من سطح الجسم ، والتصوير بالرنين المغناطيسي ، وإعادة بناء الإشارة الكهربائية الرحمية.
Abstract
أثناء الحمل الطبيعي، تبدأ العضلة الملساء الرحمية، عضل الرحم، في الحصول على تقلصات ضعيفة وغير منسقة في وقت متأخر من الحمل لمساعدة عنق الرحم على إعادة تشكيله. في المخاض ، يكون لعضل الرحم تقلصات قوية ومنسقة لولادة الجنين. تم تطوير طرق مختلفة لمراقبة أنماط تقلص الرحم للتنبؤ ببداية المخاض. ومع ذلك ، فإن التقنيات الحالية لها تغطية مكانية وخصوصية محدودة. قمنا بتطوير التصوير الكهربائي للعضل (EMMI) لرسم خريطة غير جراحية للنشاط الكهربائي للرحم على سطح الرحم ثلاثي الأبعاد أثناء الانقباضات. تتمثل الخطوة الأولى في EMMI في استخدام التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح T1 للحصول على هندسة الجسم والرحم الخاصة بالموضوع. بعد ذلك ، يتم استخدام ما يصل إلى 192 قطبا كهربائيا من نوع الدبوس موضوعة على سطح الجسم لجمع التسجيلات الكهربائية من عضل الرحم. أخيرا ، يتم تنفيذ خط أنابيب معالجة بيانات EMMI لدمج هندسة الجسم والرحم مع البيانات الكهربائية لسطح الجسم لإعادة بناء وتصوير الأنشطة الكهربائية للرحم على سطح الرحم. يمكن ل EMMI تصوير مناطق التنشيط المبكر وأنماط الانتشار عبر الرحم بالكامل وتحديدها وقياسها بأمان وبدون تدخل جراحي في ثلاثة أبعاد.
Introduction
سريريا ، يتم قياس تقلصات الرحم إما باستخدام قسطرة الضغط داخل الرحم أو عن طريق إجراء قياس الديناميكا1. في بيئة البحث ، يمكن قياس تقلصات الرحم عن طريق تخطيط كهربية العضل (EMG) ، حيث يتم وضع أقطاب كهربائية على سطح البطن لقياس الإشارات الكهربائية الحيوية الناتجة عن عضل الرحم2،3،4،5،6،7. يمكن للمرء استخدام ميزات الحجم والتردد والانتشار للانفجارات الكهربائية8،9،10،11،12 المستمدة من EMG للتنبؤ ببداية المخاض في الخدج. ومع ذلك ، في EMG التقليدي ، يتم قياس النشاط الكهربائي لتقلصات الرحم من منطقة صغيرة فقط من سطح البطن مع عدد محدود من الأقطاب الكهربائية (اثنان13 وأربعة7،14،15،16 في وسط سطح البطن ، و 64 17 في أسفل سطح البطن). علاوة على ذلك ، فإن EMG التقليدي محدود في قدرته على دراسة آليات المخاض ، لأنه يعكس فقط متوسط الأنشطة الكهربائية من الرحم بأكمله ولا يمكنه اكتشاف أنماط البدء والتنشيط الكهربائية المحددة على سطح الرحم أثناء الانقباضات.
تم إدخال تطور حديث يسمى التصوير الكهربائي للعضل (EMMI) للتغلب على أوجه القصور في EMG التقليدي. يتيح EMMI التصوير غير الباضع لتسلسل التنشيط الكهربائي لعضل الرحم بالكامل أثناء تقلصات الرحم18،19،20،21. للحصول على هندسة الجسم والرحم ، يستخدم EMMI التصوير بالرنين المغناطيسي المرجح T1 (MRI)22،23،24 ، والذي تم استخدامه على نطاق واسع للنساء الحوامل خلال الثلث الثاني والثالث من الحمل. بعد ذلك ، يتم استخدام ما يصل إلى 192 قطبا كهربائيا من نوع الدبوس موضوعة على سطح الجسم لجمع التسجيلات الكهربائية من عضل الرحم. أخيرا ، يتم تنفيذ خط أنابيب معالجة بيانات EMMI للجمع بين هندسة الجسم والرحم مع البيانات الكهربائية لإعادة بناء وتصوير الأنشطة الكهربائية على سطح الرحم21. يمكن ل EMMI تحديد موقع بدء تقلصات الرحم وأنماط انتشار الصورة بدقة أثناء تقلصات الرحم في ثلاثة أبعاد. تهدف هذه المقالة إلى تقديم إجراءات EMMI وإظهار النتائج التمثيلية التي تم الحصول عليها من النساء الحوامل.
Protocol
Representative Results
Discussion
أشار تخطيط كهربية العضل إلى أن تردد وسعة الإشارات الكهربائية الرحمية تتغير خلال فترة الحمل2،16،25. استكشفت العديد من الدراسات أنماط انتشار الرحم لتقلصات الرحم لدى المرضى في المخاض النشط10،17،26،27</sup…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
نشكر ديبورا فرانك على تحرير هذه المخطوطة وجيسيكا تشوبيز على تنظيم المشروع. التمويل: تم دعم هذا العمل من خلال منحة مركز March of Dimes (22-FY14-486) ، من خلال منح من المعاهد الوطنية للصحة / المعهد الوطني لصحة الطفل والتنمية البشرية (R01HD094381 إلى PIs Wang / Cahill; R01HD104822 إلى PIs Wang / Schwartz / Cahill) ، من خلال منح من مبادرة الولادة المبكرة لصندوق بوروز ويلكوم (NGP10119 إلى PI Wang) ، وبمنح من مؤسسة بيل وميليندا غيتس (INV-005417 و INV-035476 و INV-037302 إلى PI Wang).
Materials
| 16 G Vinyl 54" Clear | Jo-Ann Stores | 1532449 | |
| 3 T Siemens Prisma | Siemens | N/A | MRI scanner |
| 3M double coated medical tape – transparent | MBK tape solutions | 1522 | Width – 0.5" |
| Active electrode holders with X -ring | Biosemi | N/A | 17 mm |
| Amira | Thermo Fisher Scientific | N/A | Data analysis software |
| Bella storage solution 28 Quart clear underbed storage tote | Mernards | 6455002 | |
| Extreme-temperature silicone rubber translucent | McMaster-Carr | 86465K71 | Thickness 1.32” |
| Gorilla super glue gel | Amazon | N/A | |
| LifeTime carbide punch and die set, 9 Pc. | Harbor Freight | 95547 | |
| Optical 3D scan | Artec 3D | Artec Eva Lite | |
| PDI super sani cloth germicidal wipes | McKesson medical supply company | Q55172 | Santi-cloth |
| Pin-type active electrodes | Biosemi | Pin-type | |
| REDUX electrolyte gel | Amazon | 67-05 | |
| Soft cloth measuring tape | Amazon | N/A | any brand can be used |
| Sterilite layer handle box | Walmart | 14228604 | Closed box |
| TD-22 Electrode collar 8 mm | Discount disposables | N/A | |
| Vida scanner | Siemens | N/A | MRI scanner |
| Vitamin E dl-Alpha 400 IU – 100 liquid softgels | Nature made | SU59FC52EE73DC3 |
References
- Hadar, E., Biron-Shental, T., Gavish, O., Raban, O., Yogev, Y. A comparison between electrical uterine monitor, tocodynamometer and intra uterine pressure catheter for uterine activity in labor. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine. 28 (12), 1367-1374 (2015).
- Schlembach, D., Maner, W. L., Garfield, R. E., Maul, H. Monitoring the progress of pregnancy and labor using electromyography. European Journal of Obstetrics, Gynecology, and Reproductive Biology. 144, S33-S39 (2009).
- Jacod, B. C., Graatsma, E. M., Van Hagen, E., Visser, G. H. A. A validation of electrohysterography for uterine activity monitoring during labour. The Journal of Maternal-Fetal & Neonatal Medicine. 23 (1), 17-22 (2009).
- Garfield, R. E., et al. Uterine Electromyography and light-induced fluorescence in the management of term and preterm labor. Journal of the Society for Gynecologic Investigation. 9 (5), 265-275 (2016).
- Devedeux, D., Marque, C., Mansour, S., Germain, G., Duchêne, J. Uterine electromyography: A critical review. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 169 (6), 1636-1653 (1993).
- Jain, S., Saad, A. F., Basraon, S. S. Comparing uterine electromyography & tocodynamometer to intrauterine pressure catheter for monitoring labor. Journal of Woman’s Reproductive Health. 1 (3), 22-30 (2016).
- Lucovnik, M., et al. Use of uterine electromyography to diagnose term and preterm labor. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 90 (2), 150-157 (2011).
- Garcia-Casado, J., et al. Electrohysterography in the diagnosis of preterm birth: a review. Physiological Measurement. 39 (2), 02 (2018).
- Maner, W. L., Garfield, R. E. Identification of human term and preterm labor using artificial neural networks on uterine electromyography data. Annals of Biomedical Engineering. 35 (3), 465-473 (2007).
- Rabotti, C., Mischi, M. Propagation of electrical activity in uterine muscle during pregnancy: a review. Acta Physiologica. 213 (2), 406-416 (2015).
- Cohen, W. R. Clinical assessment of uterine contractions. International Journal of Gynaecology and Obstetrics. 139 (2), 137-142 (2017).
- Maner, W. L., Garfield, R. E., Maul, H., Olson, G., Saade, G. Predicting term and preterm delivery with transabdominal uterine electromyography. Obstetrics & Gynecology. 101 (6), 1254-1260 (2003).
- Leman, H., Marque, C., Gondry, J. Use of the electrohysterogram signal for characterization of contractions during pregnancy. IEEE Transactions on Biomedical Engineering. 46 (10), 1222-1229 (1999).
- Vasak, B., et al. Uterine electromyography for identification of first-stage labor arrest in term nulliparous women with spontaneous onset of labor. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 209 (3), e1-e8 (2013).
- Euliano, T. Y., et al. Monitoring uterine activity during labor: a comparison of 3 methods. American Journal of Obstetrics and Gynecology. 208 (1), e1-e6 (2013).
- Garfield, R. E., Maner, W. L. Physiology and electrical activity of uterine contractions. Seminars in Cell & Developmental Biology. 18 (3), 289-295 (2007).
- Rabotti, C., Bijloo, R., Oei, G., Mischi, M. Vectorial analysis of the electrohysterogram for prediction of preterm delivery: a preliminary study. 2011 Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE. , 3880-3883 (2011).
- Wu, W., et al. Noninvasive high-resolution electromyometrial imaging of uterine contractions in a translational sheep model. Science Translational Medicine. 11 (483), (2019).
- Wang, H., et al. Accuracy of electromyometrial imaging of uterine contractions in clinical environment. Computers in Biology and Medicine. 116, 103543 (2020).
- Cahill, A. G., et al. Analysis of electrophysiological activation of the uterus during human labor contractions. JAMA Network Open. 5 (6), 2214707 (2022).
- Wang, H., et al. Noninvasive electromyometrial imaging of human uterine maturation during term labor. Nature Communications. 14 (1), 1198 (2023).
- Kok, R. D., de Vries, M. M., Heerschap, A., vanden Berg, P. P. Absence of harmful effects of magnetic resonance exposure at 1.5 T in utero during the third trimester of pregnancy: A follow-up study. Magnetic Resonance Imaging. 22 (6), 851-854 (2004).
- Choi, J. S., et al. A case series of 15 women inadvertently exposed to magnetic resonance imaging in the first trimester of pregnancy. Journal of Obstetrics and Gynaecology. 35 (8), 871-872 (2015).
- Ray, J. G., Vermeulen, M. J., Bharatha, A., Montanera, W. J., Park, A. L. Association between MRI exposure during pregnancy and fetal and childhood outcomes. JAMA. 316 (9), 952-961 (2016).
- Benedetti, M. G., Agostini, V., Knaflitz, M., Bonato, P. Applications of EMG in clinical and sports medicine. Intech Open. , 117-130 (2012).
- Lange, L., et al. Velocity and directionality of the electrohysterographic signal propagation. PloS One. 9 (1), e86775 (2014).
- Planes, J. G., Morucci, J. P., Grandjean, H., Favretto, R. External recording and processing of fast electrical activity of the uterus in human parturition. Medical & Biological Engineering & Computing. 22 (6), 585-591 (1984).
- Mikkelsen, E., Johansen, P., Fuglsang-Frederiksen, A., Uldbjerg, N. Electrohysterography of labor contractions: propagation velocity and direction. Acta Obstetricia et Gynecologica Scandinavica. 92 (9), 1070-1078 (2013).
- Young, R. C. The uterine pacemaker of labor. Best Practice & Research. Clinical Obstetrics & Gynaecology. 52, 68-87 (2018).
- Goldenberg, R. L. The management of preterm labor. Obstetrics and Gynecology. 100 (5), 1020-1037 (2002).
- Rubens, C. E., et al. Prevention of preterm birth: harnessing science to address the global epidemic. Science Translational Medicine. 6 (262), 5 (2014).
- Shi, H., et al. Screen-printed soft capacitive sensors for spatial mapping of both positive and negative pressures. Advanced Functional Materials. 29 (23), 1809116 (2019).
- Lo, L. W., et al. An inkjet-printed PEDOT:PSS-based stretchable conductor for wearable health monitoring device applications. ACS Applied Materials and Interfaces. 13 (18), 21693-21702 (2021).
- Lo, L. W., et al. Stretchable sponge electrodes for long-term and motion-artifact-tolerant recording of high-quality electrophysiologic signals. ACS Nano. 16 (8), 11792-11801 (2022).
