Дослідження допоможе розробити терапію для поліпшення легенів у плодів із затримкою росту

Якщо плід під час вагітності росте нижче нормального рівня, з кожним тижнем вагітності зростає ризик того, що деякі його органи можуть розвиватися неправильно, що може негативно вплинути на здоров'я дитини після народження. Довгострокові наслідки обмеження росту плода для розвитку мозку та серцево-судинної системи були предметом багатьох досліджень, але бракує наукових даних про його вплив на легені.

Це стало предметом дослідження, проведеного спільно Науково-дослідним центром фетальної медицини BCNatal (лікарні Clínic Barcelona та Sant Joan de Déu) та Університетом Помпеу Фабра (UPF), яке виявило відмінності в розвитку легень між плодами з обмеженим ростом та нормальними плодами з точки зору їхнього судинного опору. Дослідники вивчали це, вимірюючи швидкість кровотоку у плода та аналізуючи ці дані за допомогою методів штучного інтелекту та комп'ютерних моделей.

Результати дослідження, нещодавно опубліковані в статті в журналі Scientific Reports, відкривають можливість розробки методів лікування, спрямованих на покращення розвитку легень у плодів із затримкою росту та запобігання респіраторним проблемам, які можуть зберігатися не лише в дитинстві, але й у підлітковому та дорослому віці.

Провідними дослідниками цього дослідження є Фатіма Кріспіль, дослідниця BCNatal та Clínic-IDIBAPS у Групі фетальної та перинатальної медицини, та Барт Бейненс (ICREA, UPF), дослідник у підрозділі BCN MedTech інженерного відділу UPF. Інші дослідники належать до різних служб та дослідницьких груп Clínic-IDIBAPS, а також співпрацюють з Університетом Барселони та CIBER з респіраторних та рідкісних захворювань.

У дослідженні взяли участь понад 200 вагітних жінок. У дослідженні аналізувався кровотік плода та його зміни при додатковому кисневі у 208 вагітних жінок терміном вагітності від 24 до 37 тижнів. Усіх жінок обстежили в клінічній лікарні в Барселоні, де їм було проведено всі необхідні для дослідження аналізи.

У 97 з цих випадків плоди мали незначну затримку росту, що призвело до дуже низької ваги при народженні. Решта 111 плодів мали нормальний ріст. У кожного з цих плодів вимірювали швидкість кровотоку в основних артеріях та легеневих судинах, а потім порівнювали її за допомогою штучного інтелекту. Крім того, опір легень розраховували за допомогою комп'ютерної моделі.

Ілюстративні доплерівські зображення головної легеневої артерії плода та внутрішньолегеневої артерії. Джерело: Веллве, К., Гарсія-Канаділья, П., Ногейра, М. та ін.

Швидкість кровотоку в легенях плода аналізували як за нормальних умов дихання матері, так і після введення додаткового кисню через маску (умови гіпероксигенації). Цей аналіз проводили за допомогою методики, заснованої на випромінюванні ультразвукових хвиль на плід для оцінки швидкості кровотоку в усьому його кровообігу на основі принципів Доплера.

На противагу цьому, опір таких органів, як легені, неможливо виміряти безпосередньо за допомогою ультразвуку, і для його вимірювання була використана комп'ютерна модель, що відображає серце та кровоносні судини. Для порівняння цю комп'ютерну модель можна порівняти із симуляцією електронної схеми. Дослідники відтворили комп'ютерну версію судинної системи плода та, використовуючи виміряні швидкості кровотоку та моделюючи інші параметри, змогли оцінити опір та еластичність різних органів.

Зрештою, для порівняння характеру кровотоку плодів були використані методи машинного навчання, засновані на методах штучного інтелекту, що допомогло згрупувати їх у різні категорії відповідно до параметрів кровотоку та клінічних показників.

Згодом дослідження впливу гіпероксигенації показало, що вона пов'язана зі змінами опору легень в результаті надходження додаткового кисню до матері, і було показано, що більша кількість кисню покращує легеневий кровотік у плодів із затримкою росту, не впливаючи на нормальні плоди.

«По суті, результати дослідження показують, що плоди з обмеженим ростом мають іншу середню швидкість кровотоку, а також судинний опір у легенях, ніж нормальні плоди, і це можна нормалізувати, забезпечуючи матір додатковим киснем», – пояснює Бейненс (ICREA, UPF).

«Відкриття цих відмінностей у легеневих судинах відкриває можливість розробки майбутніх терапевтичних стратегій для покращення функції легень у плодів із затримкою росту. Після народження ці покращення розвитку плода можуть знизити ризик розвитку респіраторних захворювань у подальшому житті», – пояснює доктор Кріспіус (BCNatal, Clínic).