Human fetal cerebral circulation - Perinatal Doppler velocimetry and fetal pulse oximetry studies

Abstract

The studies upon which this thesis is based were designed to evaluate normal fetal and neonatal adaptation and the effects of obstetrical interventions during labor and delivery on fetal and neonatal cerebral circulation. Non-invasive Doppler ultrasound was used to record blood flow velocities from the middle cerebral artery (MCA) both antenatally from the fetus, and from the newborn in the early neonatal period. Moreover, a new method of fetal surveillance, fetal pulse oximetry, was assessed in a methodological study, and in a pilot study during maternal hyperoxygenation.



Neither vibroacoustic stimulation nor uterine contractions during the first stage of labor caused any changes in pulsatility index (PI) of the fetal MCA. Using a close fitting face mask with a reservoir, PI significantly increased during maternal hyperoxygenation and mean fetal oxygen saturation, recorded by pulse oximetry, increased by 12 %. Three minutes after oxygenation had stopped, fetal values returned to the pre-oxygenation level. Significant changes in PI occurred immediately after delivery. Compression and decompression of fetal head at the moment of birth might contribute to these changes. During the first hour postpartum there was a significant increase in PI, major determinants of which were changes in partial pressure of oxygen and carbon dioxide. Comparing babies delivered by elective cesarean section (c.s.) versus vaginally delivered babies a significantly higher PI value was found at 1 hour in the c.s. group after delivery; no differences were found 24 hours after delivery.



A new method of fetal surveillance in labor, fetal pulse oximetry, was evaluated. Of 96 oxisensors, 91 (95 %) were successfully placed and displayed the fetal arterial oxygen saturation (SpO2). In two thirds of the recordings acceptable signals of SpO2 were obtained. A significant fall in mean SpO2 was found between the first and the second stages of labor. No serious adverse effects of the sensor were noted. Further research is needed to evaluate the possible clinical value of the method.

Abstract (Swedish)

Popular Abstract in Swedish

En majoritet av sk förlossningsskador med tecken på syrebrist i hjärnan uppstår troligen inte i samband med förlossning utan inträffar under graviditeten, ofta av okänt ursprung. Förlossningen är dock en stressituation med ökat krav på god blod- och syretillförsel till fostret. Övervakning med kardiotokografi (CTG) under förlossningen har inte påtagligt förändrat antalet nya fall av sk förlossningsskador.



Icke-invasiv teknik, Doppler-ultraljud, har givit oss möjligheter att registrera vad som sker med blodflödet i fosterhjärnan under en förlossning och vid omställningen direkt efter förlossningen när navelsträngsblodflödet upphör och barnet börjar andas. Metoden kan inte ge exakta beräkningar av blodflöde men kan ge oss en uppfattning om eventuella hemodynamiska förändringar. Pulsoximetri, som mäter syresättningen i det arteriella blodet, kan registrera syresättningen hos fostret under förlossning om tekniken anpassas till dessa speciella förhållanden.



Målsättningen med detta arbete var att beskriva vad som sker med blodflödes-hastigheter i hjärnan från fosterstadiet, under pågående förlossning till perioden direkt efter förlossningen. Vidare ville vi undersöka eventuella förändringar av hjärnans blodflödes-hastigheter vid livmoderkontraktionerna i öppningsskedet, vad som händer om mamman får andas syrgas under förlossningen eller om fostret ändrar sin vakenhetsgrad vid yttre vibroakustisk stimulering. Vidare ville vi undersöka om kejsarsnittsförlösta barn, både de normalviktiga och barn som var underviktiga på grund av en försämrad moderkaksfunktion, visade samma typ av adaptation som de barn som förlöstes på vanligt sätt. Till sist ville vi utvärdera en ny metod för fosterövervakning, fetal pulsoximetri, i en metodologisk studie.



Vi har kunnat visa att vibroakustisk stimulering inte medför några förändringar av blodflödes-hastigheter i en av de stora artärerna i hjärnan, (arteria cerebri media) hos friska fullgångna foster.



Under öppningsskedet av förlossning, förändras inte blodflödesmönstret i fosterhjärnan (arteria cerebri media) i samband med livmoderns sammandragningar. Om mamman andas ren syrgas i en tätslutande mask med höga syrgasflöden ökar kärlmotståndet, mätt som blodflödes-hastigheter, i fostrets arteria cerebri media. En tätslutande mask krävs för att öka fostrets syresättning vilket kan ha klinisk betydelse då syrgas givet till mamman är en av de få åtgärder som kan tillämpas under förlossning om fostret är påverkat. Eventuellt sker en omfördelning av cirkulationen inom hjärnan eller inom fostret vid denna ändrade syresättningsnivå.



Från fosterstadiet till perioden direkt efter födelsen sker det stora omställningar av blodflödes-hastigheter i arteria cerebri media, direkt efter födelsen uppmätes höga blodflödes-hastigheter. Bland orsakerna till detta är troligtvis kompressionen och dekompressionen av fosterhuvudet som sker i sambandet med framfödandet. Under den första levnadstimmen sker det nya förändringar med minskade blodflödes-hastigheter till hjärnan. Troligen spelar den förändrade syresättningen av blodet (ökad syresättning efter födelsen) störst roll för detta, även förändringar av blodets innehåll av koldioxid (som minskar i samband med födelsen) inverkar. Från en timmas ålder till ett dygns ålder sker en stegring av blodflödes-hastigheter i arteria cerebri media.



När vi jämfört kejsarsnittsförlösta med vaginalförlösta barn fann vi vid en timmas ålder ett ökat kärlmotstånd hos de kejsarsnittsförlösta, i arteria cerebri media, uppmätt med Doppler-ultraljud. Vid ett dygns ålder fanns det ingen skillnad. Andra undersökningar har visat att kejsarsnittsförlösta barn har tillfälligt mer lungvätska och frigör mindre mängd stresshormoner, möjligtvis finns det en viss grad av tillfälligt ökad mängd vätska i hjärnan som förklarar våra fynd. Lågviktiga barn jämfördes med normalviktiga, alla förlösta med kejsarsnitt. Hos de lågviktiga barnen som vi visste hade en sämre fungerande moderkaka och tecken på en omfördelning av cirkulationen redan i fosterstadiet, med en ökad andel av blodflödet prioriterat till hjärnan, kvarstod ökade blodflödes-hastigheter till hjärnan direkt efter förlossningen. Inga skillnader förelåg jämfört med de normalviktiga vid en timmas ålder och ett dygns ålder.



Slutligen har vi utvärderat en ny övervakningsmetod under förlossning, fetal pulsoximetri. En sensor lades in på fosterkinden under förlossningen och registrerade syremättnaden i små pulsådror i fosterkinden. Inga allvarliga komplikationer inträffade pga själva mätningarna som utfördes med lyckat resultat under 91 förlossningar. Två tredjedelar av registreringstiden fick vi information om den aktuella syresättningen av fostret. Metoden kan eventuellt ersätta blodprovstagning från fostret under förlossning, minska antalet instrumentella förlossningar och förbättra vår tolkning av den dominerande övervakningsmetoden, CTG. Ytterligare studier krävs dock innan metoden kan tagas i kliniskt bruk.

• author: Maesel, Alf
• supervisor: [unknown] [unknown]
• opponent: Professor Vetter, Klaus, Berlin
• publishing date: 1996
• type: Thesis
• publication status: published
• subject: Obstetrics, Gynecology and Reproductive Medicine
• keywords: Obstetrics, pulse oximetry, neonate, labor, fetus, Cerebrovascular circulation, Doppler ultrasound, gynaecology, andrology, reproduction, sexuality, Obstetrik, gynekologi, andrologi, reproduktion, sexualitet
• pages: 53 pages
• defense location: Wallenberglaboratoriet, Malmö University Hospital
• defense date: 1996-09-21 10:15:00
• external identifiers: other:ISRN: LUMEDW/MEKM--1026--SE
• language: English
• LU publication?: no
• id: 63708367-14ae-4799-aebc-c361a6226b19 (old id 28624)
• date added to LUP: 2016-04-04 10:00:06
• date last changed: 2019-03-20 09:31:52