Undersøgelse vil hjælpe med at udvikle behandlinger til at forbedre lungefunktionen hos fostre med væksthæmning

Hvis fosteret vokser under normalt niveau under graviditeten, øges risikoen for, at nogle af dets organer ikke udvikler sig korrekt, med hver uge af graviditeten, hvilket kan have en negativ indflydelse på barnets helbred efter fødslen. De langsigtede virkninger af fostervæksthæmning på hjernens og den kardiovaskulære udvikling har været genstand for megen forskning, men der mangler videnskabelige data om dens virkninger på lungerne.

Dette var emnet for en undersøgelse udført i fællesskab af BCNatal Fetal Medicine Research Centre (Clínic Barcelona og Sant Joan de Déu Hospitals) og Pompeu Fabra University (UPF), som identificerede forskelle i lungeudviklingen mellem fostre med begrænset vækst og normale fostre med hensyn til deres vaskulære modstand. Forskerne undersøgte dette ved at måle blodgennemstrømningshastigheden i fosteret og analysere disse data ved hjælp af kunstig intelligens og computermodeller.

Resultaterne, der for nylig er blevet offentliggjort i en artikel i tidsskriftet Scientific Reports, åbner muligheden for at udvikle terapier, der sigter mod at forbedre lungeudviklingen hos væksthæmmede fostre og forebygge respirationsproblemer, der kan vare ved ikke kun ind i barndommen, men også ind i ungdomsårene og voksenalderen.

De ledende forskere i dette studie er Fátima Crispiel, forsker ved BCNatal og Clínic-IDIBAPS i gruppen for føtal og perinatal medicin, og Bart Beijnens (ICREA, UPF), forsker ved BCN MedTech-enheden i UPF's ingeniørafdeling. De andre forskere tilhører forskellige tjenester og forskningsgrupper ved Clínic-IDIBAPS og er også tilknyttet Barcelonas Universitet og CIBER for respiratoriske og sjældne sygdomme.

Undersøgelsen involverede mere end 200 gravide kvinder. Undersøgelsen analyserede fosterets blodgennemstrømning og dens ændringer med yderligere ilt hos 208 gravide kvinder mellem 24 og 37 uger af graviditeten. Alle kvinder blev undersøgt på Clínic Hospital i Barcelona, hvor de gennemgik alle de nødvendige tests til undersøgelsen.

I 97 af disse tilfælde havde fostrene begrænset væksthæmning, hvilket resulterede i en meget lav fødselsvægt. De resterende 111 fostre havde normal vækst. Hos hvert af disse fostre blev blodgennemstrømningshastigheden i hovedarterierne og lungekarrene målt og derefter sammenlignet ved hjælp af kunstig intelligens. Derudover blev lungernes modstand beregnet ved hjælp af en computermodel.

Illustrative Doppler-billeder af den føtale hovedlungearterie og den intrapulmonale arterie. Kilde: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.

Fosterets lungeblodgennemstrømningshastighed blev analyseret både under normale moderens vejrtrækningsforhold og efter administration af supplerende ilt via en maske (hyperoxygeneringsforhold). Denne analyse blev udført ved hjælp af en teknik baseret på udsendelse af ultralydbølger til fosteret for at estimere blodgennemstrømningshastigheden gennem dets kredsløb baseret på Doppler-principper.

I modsætning hertil kan modstanden i organer som lungerne ikke måles direkte ved hjælp af ultralyd, og en computermodel, der repræsenterer hjertet og blodkarrene, blev brugt til at måle den. Til sammenligning kan denne computermodel sammenlignes med en simulering af et elektronisk kredsløb. Forskerne genskabte en computerversion af fosterets vaskulære system og var ved hjælp af de målte blodgennemstrømningshastigheder og modellering af andre parametre i stand til at estimere modstanden og elasticiteten i de forskellige organer.

Endelig blev maskinlæringsmetoder baseret på kunstig intelligens anvendt til at sammenligne fostrenes blodgennemstrømningsmønstre, hvilket hjalp med at gruppere dem i forskellige kategorier i henhold til flowparametre og kliniske indikatorer.

Efterfølgende viste undersøgelse af virkningerne af hyperoxygenering, at det var forbundet med ændringer i lungemodstanden som følge af den ekstra ilt, der blev tilført moderen, og mere ilt viste sig at forbedre den pulmonale blodgennemstrømning hos væksthæmmede fostre uden at påvirke normale fostre.

"Grundlæggende viser resultaterne af undersøgelsen, at væksthæmmede fostre har en anden gennemsnitlig blodgennemstrømningshastighed samt vaskulær modstand i lungerne end normale fostre, og dette kan normaliseres ved at give moderen ekstra ilt," forklarer Beijnens (ICREA, UPF).

"Opdagelsen af disse forskelle i lungekarrene åbner muligheden for at udvikle fremtidige terapeutiske strategier til at forbedre lungefunktionen hos fostre med væksthæmning. Efter fødslen kan disse forbedringer i fosterudviklingen reducere risikoen for at udvikle luftvejssygdomme senere i livet," forklarer Dr. Crispius (BCNatal, Clínic).