Gebe Kadınlarda Uterus Kasılmalarının Elektromiyometriyal Görüntülenmesi
Summary
Aşağıdaki prosedürleri içeren elektromiyometriyal görüntüleme (EMMI) yapmak için bir protokol sunuyoruz: vücut yüzeyinden çoklu elektromiyografi elektrot sensörü kayıtları, manyetik rezonans görüntüleme ve uterus elektrik sinyali rekonstrüksiyonu.
Abstract
Normal hamilelik sırasında, uterus düz kası olan myometrium, rahim ağzının yeniden şekillenmesine yardımcı olmak için gebeliğin sonlarında zayıf, koordine olmayan kasılmalara sahip olmaya başlar. Doğum sırasında, myometrium fetüsü teslim etmek için güçlü, koordineli kasılmalara sahiptir. Doğum başlangıcını tahmin etmek için uterus kasılma paternlerini izlemek için çeşitli yöntemler geliştirilmiştir. Bununla birlikte, mevcut teknikler sınırlı mekansal kapsama ve özgüllüğe sahiptir. Kasılmalar sırasında uterus elektriksel aktivitesini üç boyutlu uterus yüzeyine noninvaziv olarak haritalamak için elektromiyometriyal görüntüleme (EMMI) geliştirdik. EMMI’de ilk adım, konuya özgü vücut-rahim geometrisini elde etmek için T1 ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme kullanmaktır. Daha sonra, myometriyumdan elektrik kayıtlarını toplamak için vücut yüzeyine yerleştirilen 192’ye kadar pin tipi elektrot kullanılır. Son olarak, uterus yüzeyindeki uterus elektriksel aktivitelerini yeniden yapılandırmak ve görüntülemek için vücut-uterus geometrisini vücut yüzeyi elektriksel verileriyle birleştirmek için EMMI veri işleme hattı gerçekleştirilir. EMMI, tüm uterus boyunca erken aktivasyon bölgelerini ve yayılma modellerini üç boyutlu olarak güvenli ve noninvaziv olarak görüntüleyebilir, tanımlayabilir ve ölçebilir.
Introduction
Klinik olarak, uterus kasılmaları ya intrauterin basınç kateteri kullanılarak ya da tokodinamometri1 yapılarak ölçülür. Araştırma ortamında, uterus kasılmaları, myometrium 2,3,4,5,6,7 tarafından üretilen biyoelektrik sinyalleri ölçmek için karın yüzeyine elektrotların yerleştirildiği elektromiyografi (EMG) ile ölçülebilir. EMG’den türetilen 8,9,10,11,12 elektrik patlamalarının büyüklük, frekans ve yayılma özellikleri, erken doğumda doğumun başlangıcını tahmin etmek için kullanılabilir. Ancak konvansiyonel EMG’de uterus kasılmalarının elektriksel aktivitesi sınırlı sayıda elektrotla (iki13 ve dört 7,14,15,16 karın yüzeyinin merkezinde ve 64 17 alt karın yüzeyinde) karın yüzeyinin sadece küçük bir bölgesinden ölçülür. Ayrıca, konvansiyonel EMG, tüm uterustan sadece ortalama elektriksel aktiviteleri yansıttığı ve kasılmalar sırasında uterus yüzeyindeki spesifik elektriksel başlatma ve aktivasyon modellerini tespit edemediği için doğum mekanizmalarını inceleme yeteneği bakımından sınırlıdır.
Konvansiyonel EMG’nin eksikliklerinin giderilmesi için elektromiyometriyal görüntüleme (EMMI) adı verilen yeni bir gelişme ortaya atılmıştır. EMMI, uterus kasılmaları sırasında tüm myometriumun elektriksel aktivasyon sekansının noninvaziv görüntülenmesini sağlar 18,19,20,21. Vücut-rahim geometrisini elde etmek için EMMI, ikinci ve üçüncü trimesterde hamile kadınlar için yaygın olarak kullanılan T1 ağırlıklı manyetik rezonans görüntüleme (MRI)22,23,24’ü kullanır. Daha sonra, myometriyumdan elektrik kayıtlarını toplamak için vücut yüzeyine yerleştirilen 192’ye kadar pin tipi elektrot kullanılır. Son olarak, uterus yüzeyindeki elektriksel aktiviteleri yeniden yapılandırmak ve görüntülemek için vücut-uterus geometrisini elektriksel verilerle birleştirmek için EMMI veri işleme boru hattıgerçekleştirilir 21. EMMI, uterus kasılmalarının başlangıcını ve uterus kasılmaları sırasındaki görüntü yayılma modellerini üç boyutlu olarak doğru bir şekilde bulabilir. Bu makale, EMMI prosedürlerini sunmayı ve gebe kadınlardan elde edilen temsili sonuçları göstermeyi amaçlamaktadır.
Protocol
Representative Results
Discussion
Elektromiyografi, uterus elektrik sinyallerinin sıklığının ve genliğinin gebelik döneminde değiştiğini göstermiştir 2,16,25. Çeşitli çalışmalar, aktif doğum eylemindeki hastalarda uterus kasılmalarının uterus yayılma modellerini araştırmıştır 10,17,26,27,28.<sup cl…
Disclosures
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Bu taslağı düzenlediği için Deborah Frank’e ve projeyi organize ettiği için Jessica Chubiz’e teşekkür ederiz. Finansman: Bu çalışma, March of Dimes Center Grant (22-FY14-486), NIH/Ulusal Çocuk Sağlığı ve İnsani Gelişme Enstitüsü’nden (R01HD094381 PI’ler Wang/Cahill’e; R01HD104822 PIs Wang/Schwartz/Cahill’e), Burroughs Wellcome Fund Preterm Birth Initiative’den (NGP10119 PI Wang’a) ve Bill ve Melinda Gates Vakfı’ndan (INV-005417, INV-035476 ve INV-037302’den PI Wang’a) hibelerle.
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).
