Исследование поможет разработать терапию для улучшения лёгких у плодов с задержкой роста

Если во время беременности плод растет ниже нормальных показателей, на каждой неделе гестации возрастает риск того, что некоторые из его органов могут не развиться должным образом, что может негативно сказаться на здоровье ребенка после рождения. Долговременные последствия ограниченного роста плода на развитие мозга и сердечно-сосудистой системы были предметом многочисленных исследований, но существует недостаток научных данных о его влиянии на легкие.

Это стало предметом исследования, проведенного совместно Центром исследований фетальной медицины BCNatal (больницы Clínic Barcelona и Sant Joan de Déu) и Университетом Помпеу Фабра (UPF), которое выявило различия в развитии легких у плодов с ограниченным ростом и нормальных плодов с точки зрения их сосудистого сопротивления. Исследователи изучали это путем измерения скорости кровотока у плода и анализа этих данных с поддержкой методов искусственного интеллекта и компьютерных моделей.

Результаты исследования, недавно опубликованные в статье в журнале Scientific Reports, открывают возможность для разработки терапий, направленных на улучшение развития легких у плодов с задержкой роста и предотвращение проблем с дыхательной системой, которые могут продолжаться не только в детстве, но и в подростковом возрасте и взрослой жизни.

Ведущими исследователями данного исследования являются Фатима Криспий, исследователь BCNatal и Clínic-IDIBAPS в группе фетальной и перинатальной медицины, и Барт Бийненс (ICREA, UPF), исследователь подразделения BCN MedTech в департаменте инженерии UPF. Остальные исследователи принадлежат к различным службам и исследовательским группам Clínic-IDIBAPS и также связаны с Университетом Барселоны и CIBER по респираторным и редким заболеваниям.

В исследовании приняли участие более 200 беременных женщин В рамках этого исследования был проведен анализ кровотока у плода и его изменений при дополнительном поступлении кислорода, у 208 беременных женщин на сроке от 24 до 37 недель беременности. Все женщины проходили обследование в больнице Clínic в Барселоне, где им проводились все необходимые тесты для этого исследования.

В 97 из этих случаев у плодов была ограниченная задержка роста, что привело к очень низкому весу при рождении. Остальные 111 плодов имели нормальный рост. У каждого из этих плодов измеряли скорость кровотока в основных артериях и легочных сосудах, затем сравнивали эти данные с использованием искусственного интеллекта. Дополнительно была рассчитана сопротивляемость легких с использованием компьютерной модели.

Иллюстративные изображения допплера главной лёгочной артерии и внутрилёгочной артерии плода. Источник: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M. и др.

Скорость кровотока в легких у плода анализировалась как при нормальных условиях дыхания матери, так и после дополнительного поступления кислорода через маску (гипероксигенационные условия). Этот анализ проводился с использованием техники, основанной на эмиссии ультразвуковых волн к плоду для оценки скорости кровотока по всему его кровообращению на основе принципов Доплера.

Напротив, сопротивляемость органов, таких как легкие, нельзя измерить непосредственно с помощью ультразвука, и для ее измерения была использована компьютерная модель, представляющая сердце и кровеносные сосуды. Для сравнения, эту компьютерную модель можно сопоставить с моделированием электронной схемы. Исследователи воссоздали компьютерную версию сосудистой системы плода и, используя измеренные скорости кровотока и моделируя остальные параметры, смогли оценить сопротивляемость и эластичность различных органов.

В заключение, методы машинного обучения, основанные на техниках искусственного интеллекта, были использованы для сравнения паттернов кровотока у плодов, что помогло сгруппировать их в разные категории в соответствии с параметрами потока и клиническими показателями.

В последующем, рассмотрение влияния гипероксигенации показало, что она связана с изменениями сопротивляемости легких, в результате дополнительного поступления кислорода матерям, и было показано, что большее количество кислорода улучшает кровоток в легких у плодов с ограниченным ростом, не влияя на нормальные плоды.

"По сути, результаты исследования показывают, что у плодов с задержкой роста средняя скорость кровотока, а также сосудистое сопротивление в легких отличаются от нормальных плодов, и это можно нормализовать, обеспечив матери дополнительный кислород", объясняет Бийненс (ICREA, UPF).

"Обнаружение этих различий в сосудах легких открывает возможность для разработки терапевтических стратегий в будущем для улучшения функции легких у плодов с ограниченным ростом. После рождения эти улучшения в развитии плода могут снизить риск развития респираторных заболеваний в дальнейшем," объясняет доктор Криспий (BCNatal, Clínic).