Un plasture cu ultrasunete inovator îmbunătățește monitorizarea sarcinilor cu risc crescut
Instrumentele actuale de monitorizare fetală pentru sarcinile cu risc crescut sunt insuficiente, motiv pentru care cercetătorii de la Stanford Medicine, Universitatea California San Diego și Universitatea Oxford au dezvoltat un plasture cu ultrasunete purtabil pentru a monitoriza aceste sarcini.
Acest plasture se aplică pe abdomenul pacientei și furnizează informații continue și în timp real despre fluxul de sânge în făt și cordonul ombilical.
Designul și validarea timpurie a dispozitivului, realizate pe câteva zeci de gravide, au fost publicate pe 26 mai în revista Nature Biotechnology. Plasturele promite să ajute medicii să monitorizeze afecțiuni precum restricția de creștere intrauterină, care afectează 10% dintre toate sarcinile. În această complicație, fătul crește lent din cauza lipsei de oxigen sau nutrienți, rezultatul fiind un flux sanguin insuficient prin cordonul ombilical. În cazuri severe, medicii pot decide să nască copilul prematur pentru a permite o creștere mai bună sau pentru a evita moartea fetală.
„Nu există nimic similar cu dispozitivul nostru pe piață sau în literatura de specialitate”, a declarat Sheng Xu, profesor de anestezie, medicină perioperatorie și de durere la Stanford Medicine. Xu a fost anterior profesor la UC San Diego, unde a fost realizată cea mai mare parte a cercetării.
Autorii principali ai studiului sunt Geonho (Tom) Park, acum cercetător postdoctoral în anestezie, medicină perioperatorie și de durere la Stanford Medicine, care a fost student absolvent la UC San Diego atunci când s-a desfășurat cercetarea, precum și studenții absolvenți de la UC San Diego, Yizhou Bian, Hao Huang și Sai Zhou.
Xu și Park continuă să dezvolte plasturele cu ultrasunete la Stanford Medicine.
Plasturele cu ultrasunete este o etichetă adezivă flexibilă, de dimensiunea palmei, care se aplică pe abdomen. Este conectat printr-un cablu la un computer care interpretează datele ultrasunetelor. Cercetătorii consideră că plasturele va fi folosit inițial pentru femeile gravide spitalizate, dar speră să dezvolte în cele din urmă o versiune fără fir care să permită medicilor să monitorizeze pacienții acasă.
„Fluxul de sânge al arterei ombilicale este unul dintre componentele pe care le analizăm atent atunci când suntem îngrijorați de bunăstarea fetală în cazurile de insuficiență placentară”, a spus Jane Chueh, obstetrician de risc ridicat la Stanford Medicine, care va colabora cu echipa lui Xu pentru o validare ulterioară a tehnologiei. Dar obținerea datelor acum este complexă, a adăugat ea.
Necesitatea de date fetale
În contrast cu noul plasture cu ultrasunete, instrumentele diagnostice actuale oferă de obicei o stare fetală doar în mici momente de timp.
Măsurarea fluxului sanguin pe mașinile ultrasonografice Doppler existente captează date din feronice scurte de timp și necesită un tehnician de ultrasunete calificat și o programare, a declarat Chueh, complicând lucrurile chiar și pentru pacienții spitalizați.
O altă opțiune actuală pentru evaluarea bunăstării fetale este cardiotocografia, o măsură combinată a ritmului cardiac fetal și contracțiilor uterine, date obținute de la un monitor atașat la burtă. Echipa lui Chueh utilizează cardiotocografia pentru femeile cu sarcini cu risc ridicat la Spitalul pentru Copii Lucile Packard de la Stanford.
„Este foarte greu să fim pe acest monitor continuu”, a spus Chueh, menționând că echipamentul poate oferi semnale false sau nu oferă semnale atunci când fătul se mișcă mult. „Chiar și pentru pacienții spitalizați, obținerea unor citiri precise de trei ori pe zi poate fi o muncă intensă.”
Monitorul poate arăta scăderi ale ritmului cardiac fetal din cauza unei schimbări reale sau doar pentru că fătul s-a mișcat, necesitând verificări constante și repoziționarea monitorului. „Asta este foarte, foarte stresant pentru pacient și personalul medical”, a spus Chueh.
Dispozitivele de monitorizare mai avansate ar ajuta medicii să ia decizii mai bune cu privire la momentul nașterii unui copil în cadrul unei sarcini riscante. Nașterea mai devreme crește riscurile de complicații legate de prematuritate. Dar, dacă fătul nu primește suficient flux sanguin, așteptarea pentru a naște poate fi și mai dăunătoare.
O provocare tehnică
În dezvoltarea plasturelui, cercetătorii au trebuit să depășească numeroase obstacole. Spre deosebire de majoritatea dispozitivelor purtabile, care măsoară informații la sau aproape de suprafața corpului, acest plasture cu ultrasunete trebuie să colecteze și să interpreteze informații din adâncurile uterului.
De asemenea, tot ceea ce sperau să vizualizeze este în mișcare. Nu doar că corpul pacientei gravide se mișcă, dar fătul își practică tumbele, iar cordonul ombilical plutește liber în lichidul amniotic. Într-un setup tradițional de ultrasunete Doppler, un tehnician poate repoziționa transductorul pentru a obține o vedere mai bună.
Cercetătorii au folosit o combinație de strategie și inovație tehnologică pentru a aborda problemele.
„Ne-am gândit: ‘Ce-ar fi dacă am direcționa dispozitivul cu ultrasunete spre placentă, în zona în care se atașează cordonul ombilical?’ Chiar dacă totul se mișcă, există o anumită stabilitate în cordonul ombilical în acel loc.”
Geonho (Tom) Park a dezvoltat un algoritm de segmentare a imaginilor care poate urmări capătul cordonului ombilical ancorat de placentă în timp real, un element-cheie al designului lor.
După dezvoltarea unui prototip și testarea acestuia pe un manechin de simulare, cercetătorii s-au asigurat că dispozitivul nu va livra prea multă energie acustică sau mecanică unui făt. Dispozitivul respectă standardele de siguranță stabilite de Administrația SUA pentru Alimente și Medicamente, Institutul American de Ultrasunete în Medicină și Societatea Britanică de Ultrasunete în Medicină.
Următorul pas a fost validarea dispozitivului. Echipa a testat plasturele pe 62 de femei gravide, comparând constatările sale cu cele de la o mașină standard de ultrasunete Doppler. Plasturele nou și mașinile tradiționale au produs rezultate statistic echivalente.
Plasturele este capabil să vizualizeze toate cele trei vase de sânge principale din cordonul ombilical – două artere și o venă. De asemenea, măsoară fluxul de sânge printr-o arteră majoră din făt și poate măsura structurile anatomice fetale, cum ar fi circumferința capului, circumferința abdominală și lungimea femurului pentru a ajuta la estimarea greutății fetale, un metric esențial pentru diagnosticarea problemelor de creștere. Algoritmul de segmentare a imaginilor a reușit să urmărească cordonul ombilical fără repoziționare pe abdomenul mamei, chiar și în cazul în care mamele s-au mișcat. A funcționat, de asemenea, indiferent de locația placentei în uter.
Detectarea unei complicații grave
