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Bioengineering

임산부의 자궁 수축에 대한 근전도 영상

Published: May 26, 2023
doi:
10.3791/65214
, , , , , , , , ,
1Department of Physics,Washington University, 2Center for Reproductive Health Sciences,Washington University School of Medicine, 3Department of Obstetrics and Gynecology,Washington University School of Medicine, 4Department of Biomedical Engineering,Washington University, 5Mallinckrodt Institute of Radiology,Washington University School of Medicine, 6Department of Pediatrics,Washington University School of Medicine, 7Department of Cardiology,Washington University School of Medicine, 8Department of Women’s Health,University of Texas at Austin, Dell Medical School

Summary

우리는 신체 표면에서 다중 근전도 전극 센서 기록, 자기 공명 영상 및 자궁 전기 신호 재구성과 같은 절차를 포함하여 근전도 영상(EMMI)을 수행하기 위한 프로토콜을 제시합니다.

Abstract

정상적인 임신 기간 동안 자궁 평활근인 근막은 임신 후기에 자궁 경부의 리모델링을 돕기 위해 약하고 조정되지 않은 수축을 하기 시작합니다. 분만 시 자궁근막은 태아를 분만하기 위해 강하고 조정된 수축을 합니다. 진통 시작을 예측하기 위해 자궁 수축 패턴을 모니터링하는 다양한 방법이 개발되었습니다. 그러나 현재 기술은 공간 커버리지와 특이성이 제한적입니다. 우리는 수축 중 자궁 전기 활동을 3차원 자궁 표면에 비침습적으로 매핑하기 위해 근전도 영상(EMMI)을 개발했습니다. EMMI의 첫 번째 단계는 T1 가중 자기 공명 영상을 사용하여 피사체별 체-자궁 형상을 획득하는 것입니다. 다음으로, 신체 표면에 배치된 최대 192개의 핀형 전극을 사용하여 근막에서 전기 기록을 수집합니다. 마지막으로, EMMI 데이터 처리 파이프라인은 체-자궁 기하학적 구조를 신체 표면 전기 데이터와 결합하여 자궁 표면의 자궁 전기 활동을 재구성하고 이미지화하기 위해 수행됩니다. EMMI는 자궁 전체의 초기 활성화 영역과 전파 패턴을 3차원으로 안전하고 비침습적으로 이미지화, 식별 및 측정할 수 있습니다.

Introduction

임상적으로 자궁 수축은 자궁 내 압력 카테터를 사용하거나 토코다이나모메트리(tocodynamometry)를 수행하여 측정한다1. 연구 환경에서 자궁 수축은 근전도(EMG)로 측정할 수 있으며, 복부 표면에 전극을 배치하여 2,3,4,5,6,7번 근막에서 생성된 생체 전기 신호를 측정합니다. EMG에서 파생된 전기 폭발 8,9,10,11,12의 크기, 주파수 및 전파 기능을 사용하여 조산의 진통 시작을 예측할 수 있습니다. 그러나, 종래의 근전도에서, 자궁 수축의 전기적 활동은 제한된 수의 전극(복부 표면의 중심에 2개의13 및 4개의 7,14,15,16, 하복부 표면에 64 17)을 가진 복부 표면의 작은 영역에서만 측정된다. 더욱이, 기존의 근전도는 전체 자궁의 평균적인 전기 활동만을 반영하고 수축 중 자궁 표면의 특정 전기 시작 및 활성화 패턴을 감지할 수 없기 때문에 분만 메커니즘을 연구하는 데 한계가 있습니다.

기존 근전도의 단점을 극복하기 위해 근전도 영상(EMMI)이라는 최근 개발이 도입되었습니다. EMMI는 자궁 수축 동안 전체 자궁근막의 전기적 활성화 시퀀스에 대한 비침습적 이미징을 가능하게 한다 18,19,20,21. 체-자궁 형상을 획득하기 위해 EMMI는 임신 중기 및 후기에 임산부에게 널리 사용되어 온 T1 가중 자기공명영상(MRI)22,23,24을 사용합니다. 다음으로, 신체 표면에 배치된 최대 192개의 핀형 전극을 사용하여 근막에서 전기 기록을 수집합니다. 마지막으로, EMMI 데이터 처리 파이프라인은 자궁 표면(21) 상의 전기적 활동을 재구성하고 이미지화하기 위해 체-자궁 기하학적 구조를 전기적 데이터와 결합하기 위해 수행된다. EMMI는 자궁 수축 중 자궁 수축 시작 및 이미지 전파 패턴을 3차원으로 정확하게 찾을 수 있습니다. 이 기사는 EMMI 절차를 제시하고 임산부로부터 얻은 대표적인 결과를 시연하는 것을 목표로 합니다.

Protocol

여기에 설명된 모든 방법은 Washington University Institutional Review Board의 승인을 받았습니다. 1. MRI 안전 마커 패치, 전극 패치 및 눈금자(그림 1) MRI 및 전극 패치 템플릿(그림 1A)을 종이에 인쇄합니다. 투명 비닐 및 실리콘 고무 시트(재료 표)를 22개(비닐) 및 44개(고무) 직사각형(120mm x 6…

Representative Results

대표적인 MRI 안전 패치 및 전극 패치는 그림 1A에 표시된 템플릿에서 생성된 그림 1B,C에 나와 있습니다. 생체 전기 매핑 하드웨어는 그림 1C에 나와 있으며 각 구성 요소의 연결이 자세히 표시되어 있습니다. 그림 2는 MRI 패치를 착용한 피험자의 MRI 스캔(그림 2A), 3D 광학 스캔(그림 2B), 생체 전기 매핑(그림 2C), 체-자궁 ?…

Discussion

근전도 검사는 자궁 전기 신호의 주파수와 진폭이 재태 기간 동안 변한다는 것을 보여주었다 2,16,25. 여러 연구에서 분만 환자의 자궁 수축에 대한 자궁 전파 패턴을 조사했다 10,17,26,27,28. 그럼에도 불구?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

이 원고를 편집해 준 Deborah Frank와 프로젝트를 준비해 준 Jessica Chubiz에게 감사드립니다. 자금 지원: 이 작업은 March of Dimes Center Grant(22-FY14-486), NIH/National Institute of Child Health and Human Development(PIs Wang/Cahill에 대한 R01HD094381; R01HD104822 PI Wang/Schwartz/Cahill), Burroughs Wellcome Fund Preterm Birth Initiative(PI Wang에 NGP10119), Bill and Melinda Gates Foundation의 보조금(INV-005417, INV-035476 및 INV-037302)이 PI Wang에게 기부했습니다.

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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References

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Wang, H., Wen, Z., Wu, W., Sun, Z., Wang, Q., Schwartz, A. L., Cuculich, P., Cahill, A. G., Macones, G. A., Wang, Y. Electromyometrial Imaging of Uterine Contractions in Pregnant Women. J. Vis. Exp. (195), e65214, doi:10.3791/65214 (2023).
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