（一）发病原因
1.妊娠期病因
（1）母体因素：孕妇本身的疾病引起胎儿窘迫的因素包括孕妇全身的血氧含量降低和子宫胎盘局部的血氧含量降低2方面。
①孕妇血氧含量不足：各种孕妇的疾病引起孕妇全身的血氧含量降低，孕妇本身可通过机体的代偿机制作用无明显的不良表现；但是，胎儿长期处于低氧环境，发生急性或慢性的胎儿窘迫。主要的孕妇疾病包括：
A.妊娠合并严重的心脏疾病，特别是心功能不全者。
B.严重的肺部疾病，影响肺的气体交换。如肺结核、胸廓畸形等。
C.严重的贫血以及血红蛋白病，红细胞携氧能力降低。
D.感染性疾病，如肺炎、流感等导致高热，孕妇氧耗量增加。
E.其他：如吸烟、吸毒、酗酒等。
②子宫胎盘局部血供不足：妊娠高血压综合征、慢性高血压合并妊娠、慢性肾炎合并妊娠、糖尿病合并妊娠等血管性疾病使孕妇的血管病变，子宫胎盘血流减少，导致胎儿窘迫。另一方面，许多降血压药物和麻醉药物具有使子宫血流减少的作用。
（2）胎盘因素：胎盘是孕妇与胎儿之间气体和能量交换十分重要的器官，胎盘交换能力降低导致母胎之间的气体交换不充分，导致胎儿窘迫，这是胎儿窘迫主要的原因。导致胎盘功能障碍的因素很多，主要有以下几类：
①胎盘异常：前置胎盘是胎盘种植位置异常，易导致胎儿窘迫，主要原因有子宫下段血供相对较差，易缺氧；前置的胎盘剥离面积一旦增加，出血量增加，一方面影响胎盘的交换功能，另一方面孕妇的贫血亦使胎盘的供氧能力降低。胎盘粘连或植入是由于胎盘附着部位子宫内膜功能不良，胎盘过度浸润子宫壁，影响胎盘功能。胎盘早期剥离的面积增大到一定程度，影响母胎交换功能，常常导致胎儿窘迫，甚至死胎。
②胎盘形态异常：在胎盘发育过程中，各种因素导致胎盘形态异常。形态异常的胎盘对胎盘功能均有不同程度的影响。如膜样胎盘、轮状胎盘、帆状胎盘、球拍状胎盘、小胎盘等。
③胎盘病理改变：由于胎盘是妊娠期发育最快的重要脏器之一，胎盘内血管丰富。各种有血管性病变的妊娠合并症和并发症均可导致胎盘血管发生明显的改变，影响胎盘的功能。妊高征是妊娠期特有的血管性病变，胎盘血管硬化、变性、坏死，导致有效减少，妊高征易导致胎盘梗死灶增加，或小胎盘等，严重影响胎盘功能。妊娠期肝内胆汁淤积症的高胆酸沉积于胎盘的绒毛膜板内，导致胎盘的交换功能降低，使妊高征的发生率升高。至于胎盘血管瘤，若其直径较大，占据了胎盘很大的部分提及，明显影响胎盘的交换功能，导致胎儿窘迫。引起胎盘病理改变的高危因素还有慢性高血压、慢性肾炎、糖尿病等。
（3）脐带因素：脐带是联系胎儿与胎盘的纽带，脐带的发育异常或病变影响血液在脐血管内流动，导致胎儿窘迫。脐带因素有以下几方面。
①脐带长度异常：正常脐带的长度为30～70cm，当脐带过短时，因胎动或胎头下降导致脐带牵拉，血管因过度伸直而狭窄，影响脐带血流，导致胎儿窘迫；因胎动过猛等致脐带突然牵拉，使脐带胎盘附着端的脐静脉易破裂，导致脐带血肿。脐带过长易使脐带绕颈或绕身，并增加胎儿心脏负担。
②脐带缠绕：脐带可缠绕胎儿身体任何部位，以绕颈最多。脐带绕颈的发病率较高，约20%，大部分不影响胎儿的血供，只有当缠绕的圈数多（2圈以上），绕颈合并有其他部位缠绕，或缠绕过紧时易导致胎儿窘迫。脐带缠绕有时可导致严重的胎儿窘迫，甚至发生颅内出血、胎儿死亡。
③脐带打结及扭曲：脐带打结有真结和假结两种。假结是由于脐带的动脉和静脉的发育不同步，动脉较短，静脉较长而扭曲，外观似脐带打结，但不影响血流，因此称为假结。真结是由于胎动造成脐带缠绕，胎儿从缠绕的脐带圈的另一端钻出，造成脐带打结，牵拉后不能使结松开。真结较松时不影响脐带血流，一旦真结拉紧，胎儿胎盘循环受阻，发生急性胎儿窘迫，甚至导致胎儿死亡。
④脐带血肿及阻塞：脐带血肿多因脐静脉破裂造成，破裂部位多发生脐带胎儿端，血肿可渗入周围的华通胶内，形成血肿，压迫脐血管，影响血流，导致胎儿窘迫。另外尚有其他因素导致脐带阻塞，如由于华通胶缺乏导致脐带易缠绕、扭曲、打结等。
⑤脐带附着异常：脐带在胎盘端的附着部位异常主要有帆状胎盘和球拍状胎盘两种，均影响脐带的血供。特别是帆状胎盘，脐带附着于胎盘外，有一段脐带附着于脐带附着处与胎盘之间，若这段血管靠近宫颈内口，形成血管前置，人工破膜导致脐血管破裂，胎儿失血，亦可能因胎儿下降而压迫前置的血管，引起急性胎儿窘迫，甚至危及胎儿生命。
（4）胎儿因素：胎儿窘迫的胎儿因素主要是胎儿先天性疾病，主要有胎儿心血管系统、胎儿血液系统先天性疾病和胎儿染色体异常。胎儿心血管系统疾病有二腔心、三腔心、心肌炎、心律失常等，影响胎儿血液循环功能，使组织氧供降低，导致胎儿窘迫。血液系统疾病主要是通过胎儿血红蛋白的质和量异常，降低胎儿血红蛋白的携氧能力，导致胎儿窘迫，主要血液系统的遗传性疾病如先天性血友病、先天性血红蛋白病、母儿血型不合等。胎儿染色体异常往往导致多系统、多器官的异常，使围生儿死亡率明显升高。
2.分娩期病因 分娩时胎儿处在相对恶劣的宫内环境，宫缩、羊水减少等均影响胎儿的血供，胎儿要经受十分严峻的考验。同时，产程进展、孕产妇、胎儿以及胎盘的功能状态随时变化，因此分娩期的胎儿窘迫往往起病急、病情重。妊娠期引起胎儿窘迫的因素在分娩期均能导致胎儿窘迫，但是，分娩期病因有其独特的特点，分别叙述如下：
（1）产程异常导致胎儿窘迫：产程是胎儿必须经过的生理过程，正常情况下胎儿均能顺利完成。但当产程异常时，易导致胎儿窘迫。临产后子宫规则收缩；子宫收缩时子宫胎盘之间的血流受阻，此时的胎盘的交换功能降低；但在宫缩缓减时，血流恢复，约在2min后，胎儿恢复正常的生理状态。因此，分娩不会导致正常成熟胎儿缺氧。但是，在产程异常、宫缩过强、分娩过程受阻时，胎儿在宫缩过后不能及时恢复正常，就导致胎儿窘迫。
（2）妊娠期已有子宫胎盘血供不足：当胎儿在妊娠期即存在轻度或慢性缺氧的病理基础，在分娩过程中胎盘血供进一步恶化，胎儿迅速失代偿，进入窘迫状态。宫缩素激惹实验（OCT）和宫缩刺激实验（CST）就是根据该原理诊断胎儿窘迫。
（3）脐带因素：妊娠期的脐带因素在分娩期亦存在，但分娩期作用更明显。分娩过程中胎儿体位改变导致脐带受压。由于脐带过短、缠绕、打结等因素存在，在分娩期胎头下降，使脐带进一步拉紧，血流受阻。分娩期的胎膜破裂，羊水减少，使子宫壁与胎儿之间的缓冲带减少，脐带易受压。另外，如为脐先露，一旦胎膜破裂，羊水急骤冲出，脐带随着羊水流下滑，导致显性或隐性脐带脱垂。
（4）胎头受压：产程进入第二产程，胎头受压严重，约1/3胎儿发生胎心改变。一般情况下，胎儿能耐受，但当第二产程延长时易导致胎儿窘迫。胎头在产道中压迫时间过长，颅内压升高，颅内静脉淤血，造成脑水肿，甚至颅内出血。 见图1。
（二）发病机制
1.胎儿酸碱度改变 胎儿窘迫往往伴有二氧化碳的排泄功能障碍，胎儿血液中二氧化碳积聚，表现为血中HCO2-的浓度升高和pH值下降，发生呼吸性酸中毒。随着缺氧的加剧和时间延长，由于组织缺氧，有氧代谢功能抑制，无氧代谢加强，血液中无氧代谢的产物——乳酸的浓度升高，导致胎儿代谢性酸中毒。因此，胎儿窘迫的病理生理过程往往是缺氧、呼吸性和代谢性酸中毒同时存在，三者共同作用，引起胎儿重要脏器的损伤，甚至死亡。
2.胎儿窘迫时胎儿血流动力学改变 胎儿血流重新分布学说：胎儿窘迫首先表现为胎动、胎儿呼吸样运动、以及其他活动受到抑制，使胎儿的耗氧量下降；胎儿循环系统的改变表现为外周血管的阻力增加，血流量减少；心、脑、肾上腺等重要脏器的血管扩张，血流量增加，保护胎儿重要生命器官的正常活动。这就是血流重新分布学说（Blood Flow Redistribution）。
（1）胎儿心功能与心输出量：胎儿的血容量与胎儿的体重有关，两者之间是近似的线性相关。随着孕期增加，胎儿和胎盘的重量增加，血容量也明显增加。胎心率随着孕期的增加有轻微的下降，但与胎儿体重相关性不大；胎儿心脏重量与胎儿体重成比例增加，其比例相对恒定。因此，单位体积组织的耗氧量是恒定不变的。随着孕周的增加，由于胎心率不增加，增加的心输出量依靠每搏输出量增加来完成，而每搏输出量的多少由心脏的大小和体重作为物质基础。
与成人或新生儿的心脏细胞相比，胎儿的心肌细胞较短，收缩力弱，非收缩部分的比例（30%）比成人心肌细胞的比例（60%）少，在正常情况下，胎儿心肌收缩力呈最大负荷状态，相当于收缩力曲线的顶点，储备能力差。因此，在缺血或增加心脏后负荷时，心肌收缩力的变化不大，心脏总输出量的调节主要通过改变胎心率的方式实现。
（2）脐循环：是胎儿获取氧气及营养物质、排泄体内废物的重要路径。脐带血管没有发现神经存在和神经调节，但是对缺血时产生的肾上腺素、去甲肾上腺素、血管紧张素Ⅱ、前列腺素、缓激肽等介质有反应。正常情况下，胎盘血流量的改变与心输出量的变化成正比，随着心搏出量的增加，胎盘提供更多的氧量。然而，在胎儿窘迫时，各种血管活性物质的作用，脐循环的血管收缩，血流量减少，脐循环和胎儿循环的血流量比例下降。这种现象似乎说明为了保证胎儿重要脏器的血流量，不惜减少胎盘血流量和氧的摄入。
脐动脉的血流动力学指标可以通过多普勒检查获得，多普勒指标S/D比值，搏动指数和阻力指数等，可以间接地反映胎盘的血流情况，是胎盘血流阻力的指标，目前作为胎儿窘迫的指标应用于临床。许多研究表明脐动脉的阻力指标与胎儿窘迫、围生儿的预后有关，当阻力指标升高时，预示围生儿预后不良。
（3）胎儿血流动力学变化的调节：胎儿循环系统的调节有神经调节、体液调节和反射弧调节等3个方面，三者相互作用，改变胎儿血流的分布，适应缺血的内环境。
①神经调节：神经系统对胎心率的调节作用越来越清楚，用阿托品等进行药物性阻断迷走神经调节，结果发现：随着孕龄的增加，迷走神经的作用加强，引起胎心率下降，这可能是孕周增加而胎心率下降的原因。相反，交感神经的作用在足月时才出现；然而，心肌细胞对去甲肾上腺素等激素的敏感性比成人高。同时，心肌细胞中去甲肾上腺素的浓度及其代谢活性酶（单胺氧化酶）在胎儿中较低，因此，胎心率的调节主要是通过迷走神经和去甲肾上腺素的作用，而受交感神经的影响较少。
②体液调节：在缺血状态下，体液中各种激素水平发生改变，体液调节也是胎儿窘迫中重要的环节。在缺氧和酸中毒的状态下，血管紧张素、肾素-醛固酮系统、肾上腺素系统、前列腺素、缓激肽等均激活，共同作用。血管紧张素在正常情况下血浓度很低，但是，在严重缺血时明显升高，表现为尿量下降，血压升高，同时肢体和躯干的血流量下降，脐血管收缩，使胎盘循环和胎儿循环之间的血流量比值下降。在正常情况下，血液中肾素水平很高，调节胎儿血流量的大小；但在胎儿缺血状态下的改变不明显。肾上腺素的血浓度很低，胎儿缺血时血浓度升高，主要使外周血管收缩，对脐动脉的作用不强，通过减少外周血管的血流，使胎儿重要脏器的血流量增加。前列腺素和缓激肽是局部体液调节因子，在缺血时细胞分泌后使局部血管收缩，减少血流量。
当胎儿出现轻度缺血或缺血早期，主要表现为心、脑、以及肾上腺等重要脏器的血管扩张，肝、肾、肠及四肢等外周血管收缩，用以保证重要生命器官的正常功能；当缺血进一步加剧，出现心力衰竭，加上局部血管活性物质的分泌，所有器官的血流量均下降，此时胎儿为不可逆的损伤阶段，危及围生儿的生命。
3.胎儿窘迫时，体内重要脏器的改变 胎儿窘迫时，首先表现为循环系统的血流分布发生改变，使组织、器官的血液供应下降，在缺血和酸中毒的情况下，组织、器官的代谢异常，影响胎儿的生长发育。
（1）脑组织：脑是一个对缺血和酸中毒反应最敏感的器官，缺血、缺氧性脑病是胎儿窘迫最严重的并发症。脑组织损伤有以下2个时期，第一个时期是功能性的损伤，轻度或慢性的胎儿窘迫以及胎儿生长受限的胎儿远期随访，结果显示其后的智力发育低于正常胎儿。第二个时期是器质性损伤，在严重的脑缺氧时，易引起脑水肿、脑细胞坏死、脑出血等并发症，称之为缺血、缺氧性脑病，缺血、缺氧性脑病的发病机制十分复杂，尚未完全清楚，目前认为与以下2种因素有关。
①谷氨酸：Rothman等体外培养神经细胞，了解其对缺血的耐受性，结果发现：无神经树突的细胞对缺血的耐受性较好，而有较多突出的神经细胞易受损伤或死亡。因此认为：神经突触的活性在缺血引起神经细胞损伤或死亡的过程中起了十分重要的作用，由于谷氨酸是脑组织中最常见的兴奋性神经递质，推测在那些释放兴奋性递质的神经元中，由于增加了细胞对缺血的敏感性，易发生损伤；通过抑制谷氨酸的释放、或抑制谷氨酸与突触后受体结合可以防治谷氨酸引起的脑损伤。研究表明：谷氨酸是一种哺乳动物中枢神经系统中重要的兴奋性递质，当细胞外浓度升高时，它是一种潜在的神经毒性物质。当谷氨酸结合突触后的受体，使Na 、Ca2 、Cl-等离子进入神经元内，引起高渗性细胞水肿，急性细胞死亡，并且，激活某些第二信使，抑制氧化磷酸化过程，产生蛋白分解酶、脂酶和自由基等，这些物质能引起迟发性的神经损伤。
进一步研究表明：在胎儿窘迫时，对谷氨酸的影响不仅是谷氨酸的释放增加，而且抑制其重吸收过程和延长其与突触后受体结合的活性。
另外，胎儿窘迫引起的神经损伤部位好发于海马、中脑、基底神经节、以及大脑皮质等，所有这些神经组织均富含神经细胞，并且均是以谷氨酸作为兴奋性递质的。
②黄嘌呤和次黄嘌呤：在缺氧和酸中毒时，由于三磷腺苷（ATP）的分解，次黄嘌呤的浓度升高，进一步氧化成黄嘌呤和尿酸。在此过程中，产生了高度活性的氧自由基，增强花生四烯酸和前列腺素的作用，两者均引起局部血管收缩、加重血管梗阻和细胞损伤，同时，细胞水肿，细胞渗透性增加，两者共同作用，抵消了缺血引导的血管扩张作用，进一步加剧脑细胞损伤，这就是严重缺血后期加剧脑组织损伤的可能机制。
（2）心脏：胎儿心脏的耗氧量很高，动物实验表明：胎猪心脏耗氧量是260～430μmol/（100g·min），胎羊为380μmol/（100g·min），心脏的耗氧量是脑组织的1.5倍到2.0倍。在正常情况下，中度降低氧分压不能引起心肌代谢紊乱，进一步缺血对心肌的损伤机制不明。
关于氢离子对心肌的作用尚未肯定，Moterni等用盐水注入胎羊循环系统，使血液pH值下降到6.9之后，心输出量在随后2h内未见明显减少。
因此，胎儿心力衰竭和心肌收缩力下降与胎儿缺血、酸中毒的直接关系不大，可能的机制是胎儿窘迫时，要求心输出量增加，心肌负荷增加，使氧和能量的供应相对不足致心力衰竭。
另外，在慢性缺血所致的胎儿生长受限的病例中，心脏的发育影响较少。
（3）肺脏：胎儿急性缺血时，肺动脉收缩，血流量下降；然而，胎儿窘迫时肺脏的结构和功能改变情况尚不清楚。Ree等报道：在胎羊中，由于胎盘阻塞引起胎儿宫内发育迟缓，研究支气管和肺的结构和功能改变，主要表现为以下几个方面：气管和支气管的黏膜层和黏膜下层的发育受到影响，黏膜层的上皮细胞上的纤毛稀疏，并且细胞膜上的皱褶较少；胎儿肺脏的重量比对照组下降，但是与其体重相称，肺组织结构未见明显异常；肺内液体量明显下降，而且，表面活性物质的浓度也下降。
（4）脾脏：脾脏是胎儿造血的重要器官，在胎儿窘迫时，脾脏血供发生改变，Abunamad等报道：在胎儿轻度缺血和胎儿宫内发育迟缓的胎儿中，脾动脉的阻力指标下降。他们认为可能的机制是胎儿缺血刺激机体，使脾血流量增加，进一步使造血功能加强，提高胎儿血红蛋白浓度。这可能是胎儿缺血的另一代偿机制。然而，在急性缺血时，神经和体液的作用能引起脾动脉阻力升高，血管收缩。其详细的机制尚不明。
胎儿窘迫是围生儿严重的并发症之一。各种高危因素影响到胎儿，最终均引起胎儿窘迫，进一步引起脑损伤和死亡。近年来，在该领域已取得了很大的进展，然而，仍然有很多方面机制不清，有待于作进一步研究。
