Elektromyometriale Bildgebung von Uteruskontraktionen bei schwangeren Frauen
Summary
Wir stellen ein Protokoll für die Durchführung von elektromyometrialer Bildgebung (EMMI) vor, das die folgenden Verfahren umfasst: mehrfache Elektromyographie-Elektrodensensoraufnahmen von der Körperoberfläche, Magnetresonanztomographie und Rekonstruktion des elektrischen Gebärmuttersignals.
Abstract
Während einer normalen Schwangerschaft beginnt die glatte Muskulatur der Gebärmutter, das Myometrium, in der späten Schwangerschaft schwache, unkoordinierte Kontraktionen zu haben, um den Umbau des Gebärmutterhalses zu unterstützen. Während der Wehen hat das Myometrium starke, koordinierte Kontraktionen, um den Fötus zur Welt zu bringen. Es wurden verschiedene Methoden entwickelt, um die Kontraktionsmuster der Gebärmutter zu überwachen und den Beginn der Wehen vorherzusagen. Die derzeitigen Techniken haben jedoch eine begrenzte räumliche Abdeckung und Spezifität. Wir haben die elektromyometriale Bildgebung (EMMI) entwickelt, um die elektrische Aktivität der Gebärmutter während der Kontraktionen nichtinvasiv auf der dreidimensionalen Gebärmutteroberfläche abzubilden. Der erste Schritt bei EMMI besteht darin, die T1-gewichtete Magnetresonanztomographie zu verwenden, um die objektspezifische Körper-Gebärmutter-Geometrie zu erfassen. Als nächstes werden bis zu 192 Stiftelektroden, die auf der Körperoberfläche platziert werden, verwendet, um elektrische Aufzeichnungen aus dem Myometrium zu sammeln. Schließlich wird die EMMI-Datenverarbeitungspipeline durchgeführt, um die Körper-Gebärmutter-Geometrie mit elektrischen Daten der Körperoberfläche zu kombinieren, um die elektrischen Aktivitäten der Gebärmutter auf der Gebärmutteroberfläche zu rekonstruieren und abzubilden. EMMI kann Frühaktivierungsregionen und Ausbreitungsmuster über die gesamte Gebärmutter hinweg sicher und nicht-invasiv in drei Dimensionen abbilden, identifizieren und messen.
Introduction
Klinisch werden die Kontraktionen der Gebärmutter entweder mit einem intrauterinen Druckkatheter oder mit einer Tokodynamometrie gemessen1. In der Forschung können Gebärmutterkontraktionen durch Elektromyographie (EMG) gemessen werden, bei der Elektroden auf der Bauchoberfläche platziert werden, um die bioelektrischen Signale zu messen, die vom Myometrium erzeugt werden 2,3,4,5,6,7. Man kann die Stärke, Frequenz und Ausbreitungsmerkmale der elektrischen Ausbrüche 8,9,10,11,12 verwenden, die aus dem EMG abgeleitet werden, um den Beginn der Wehen bei der Frühgeburt vorherzusagen. Beim konventionellen EMG wird die elektrische Aktivität der Gebärmutterkontraktionen jedoch nur von einem winzigen Bereich der Bauchoberfläche mit einer begrenzten Anzahl von Elektroden gemessen (zwei13 und vier 7,14,15,16 in der Mitte der Bauchfläche und 64 17 an der unteren Bauchoberfläche). Darüber hinaus ist das konventionelle EMG nur begrenzt in der Lage, die Mechanismen der Wehen zu untersuchen, da es nur die gemittelten elektrischen Aktivitäten der gesamten Gebärmutter widerspiegelt und die spezifischen elektrischen Initiierungs- und Aktivierungsmuster auf der Gebärmutteroberfläche während der Kontraktionen nicht erkennen kann.
Eine neue Entwicklung namens elektromyometriale Bildgebung (EMMI) wurde eingeführt, um die Unzulänglichkeiten des herkömmlichen EMG zu überwinden. EMMI ermöglicht die nicht-invasive Bildgebung der gesamten elektrischen Aktivierungssequenz des Myometriums während der Uteruskontraktionen 18,19,20,21. Um die Körper-Gebärmutter-Geometrie zu erfassen, verwendet EMMI die T1-gewichtete Magnetresonanztomographie (MRT)22,23,24, die bei schwangeren Frauen im zweiten und dritten Trimester weit verbreitet ist. Als nächstes werden bis zu 192 Stiftelektroden, die auf der Körperoberfläche platziert werden, verwendet, um elektrische Aufzeichnungen aus dem Myometrium zu sammeln. Schließlich wird die EMMI-Datenverarbeitungspipeline durchgeführt, um die Körper-Gebärmutter-Geometrie mit den elektrischen Daten zu kombinieren, um elektrische Aktivitäten auf der Uterusoberfläche21 zu rekonstruieren und abzubilden. EMMI kann die Initiierung von Gebärmutterkontraktionen und Bildausbreitungsmuster während der Uteruskontraktionen in drei Dimensionen genau lokalisieren. Dieser Artikel zielt darauf ab, die EMMI-Verfahren vorzustellen und die repräsentativen Ergebnisse von schwangeren Frauen aufzuzeigen.
Protocol
Representative Results
Discussion
Die Elektromyographie hat gezeigt, dass sich die Frequenz und Amplitude der elektrischen Signale der Gebärmutter während der Schwangerschaft ändert 2,16,25. Mehrere Studien haben die Ausbreitungsmuster der Gebärmutterkontraktionen bei Patientinnen in aktiven Wehen untersucht 10,17,26,27,28.</s…
Divulgazioni
The authors have nothing to disclose.
Acknowledgements
Wir danken Deborah Frank für die Bearbeitung dieses Manuskripts und Jessica Chubiz für die Organisation des Projekts. Finanzierung: Diese Arbeit wurde unterstützt durch den March of Dimes Center Grant (22-FY14-486), durch Zuschüsse von NIH/National Institute of Child Health and Human Development (R01HD094381 an PIs Wang/Cahill; R01HD104822 an die PIs Wang/Schwartz/Cahill), durch Zuschüsse der Burroughs Wellcome Fund Preterm Birth Initiative (NGP10119 an PI Wang) und durch Zuschüsse der Bill and Melinda Gates Foundation (INV-005417, INV-035476 und INV-037302 an 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 |
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