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(一）胎儿宫内缺氧的病理生理改变
近年来应用彩色多普勒进行的动物实验及临床研究发现，当胎儿发生宫内缺氧时可出现“动脉血流再分配”，母体和胎儿可发生一系列适应性改变，最终引起胎儿血流动力学模式的改变，从适应到失代偿经历了复杂的过程。该过程可分为四个阶段：代偿期、血流再分配早期、血流再分配晚期、失代偿期。
1．代偿期：胎儿为适应缺氧的状态而减少胎动次数，减慢生长速度，胎儿血流可维持“正常”状态相当长的时间，胎儿大部分血管血流波形无明显改变，仅有大脑中动脉血流阻力轻微下降，该变化可通过超声多普勒检测出来，但在临床上的应用尚有质疑。
2．血流再分配早期：当氧分压下降到一定水平时，胎儿血流灌注出现重新分配，使对缺氧敏感的重要器官（脑、肾上腺、心肌）的血管扩张以增加其组织血流灌注，并减少肝、肾、肺、肠等器官末梢循环的血供，对抗缺氧造成的损害。
3．胎儿血流再分配晚期：大脑血管、冠状动脉及肾上腺动脉等血管扩张到最大程度，大脑血流阻力降到最低水平，流速增加，腹主动脉、肾动脉、脐动脉血流阻力进一步增加，肺动脉血流阻力明显增加，间接提示右心输出量减少、左心输出量进一步增加，有利于改善大脑、心肌血流灌注。此时可合并胎儿异常的生物物理表现，如胎心率减慢，羊水减少等
4．失代偿期：心输出量和主动脉收缩期峰值流速逐渐下降，提示心功能受损，进一步恶化可致心衰，并引起主动脉、脐动脉血液逆流，最后其它大血管包括大脑血管亦出现血液逆流，“大脑保护效应”消失，出现明显的胎心率异常，此期胎儿已存在严重的酸中毒，是胎儿宫内缺氧的终末阶段。
（二）胎儿宫内缺氧的血流频谱改变
根据以上宫内缺氧四阶段的病理生理机理，可以通过检测胎儿主要血管的血流频谱的改变来推测胎儿缺氧的状况。临床上常用检测脐动脉的频谱波形来判断缺氧状态。
1．脐动脉：缺氧时首先出现的变化是舒张末期血流降低，S/D值、RI值和PI值升高。当缺氧进入再分配晚期时，可逐渐出现舒张期血流减少、舒张末期血流缺失乃至整个舒张期血流缺失。严重缺氧失代偿期出现脐动脉血液逆流，舒张期血流倒置。见图7-3-1、图7-3-2。
2．大脑中动脉：缺氧早期大脑血液供应增加，颅内血管扩张，阻力降低，大脑中动脉多普勒频谱显示舒张末期血流速度增加，PI值下降，说明缺氧早期的血流再分配。当大脑中动脉RI值、PI值明显下降，而脐动脉和腹主动脉的PI值升高，大脑中动脉PI值与脐动脉PI值的比值低于2个标准差时，提示严重缺氧的存在。
3．腹主动脉与肾动脉：血流频谱表现为舒张末期血流降低，RI值和PI值升高，血流再分配严重时，舒张末期血流消失或出现反向血流。
4．静脉导管：主要反映缺氧时心功能情况。当右心负荷增大，心功能失代偿时，静脉回流受阻，静脉导管心房收缩期流速下降，血流消失甚至倒置。
图7-3-1 脐动脉舒张末期血流消失 
图7-3-2 脐动脉舒张末期血流倒置 
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