Utilitzant IA, models computacionals i tècniques d'ultrasò, s'ha analitzat i comparat la resistència dels pulmons dels fetus normals i de creixement restringit i com canvia quan la mare rep oxigen addicional.
Si durant l'embaràs un fetus creix per sota dels llindars normals per a cada setmana de gestació, hi ha més risc que alguns dels seus òrgans no es desenvolupin adequadament, cosa que pot afectar negativament la salut dels nadons després del naixement. Els efectes del creixement fetal restringit a la salut de les persones després del seu naixement i al llarg de tota la seva vida han estat objecte de moltes investigacions, especialment pel que fa al desenvolupament cerebral i cardiovascular, però manquen evidències científiques del seu impacte sobre els pulmons.
Aquest és el focus d'una investigació liderada conjuntament pel BCNatal Fetal Medicine Research Center (Hospital Clínic Barcelona i Hospital Sant Joan de Déu) i la UPF, que ha permès detectar diferències en el desenvolupament dels pulmons de fetus amb creixement restringit i normal, en termes de resistència vascular. Els investigadors ho han estudiat mesurant la velocitat de la sang al fetus i analitzant-la amb el suport de tècniques d'intel·ligència artificial i models informàtics.
Els resultats de l'estudi, publicat recentment en un article de la revista Scientific Reports (Nature), obren la porta al disseny de teràpies per millorar el desenvolupament pulmonar de fetus amb nivells de creixement per sota dels normals i prevenir problemes de salut respiratòria, que podrien perllongar-se més enllà de la infància i, fins i tot, en l'adolescència i l'edat adulta.
Els principals investigadors de l'estudi són Fàtima Crispi, investigadora de BCNatal i del Clínic-IDIBAPS al grup Medicina fetal i perinatal, i Bart Bijnens (ICREA, UPF), investigador de la Unitat de Recerca BCN MedTech del Departament d'Enginyeria de la UPF. La resta d’investigadors pertanyen a diferents Serveis i Grups de recerca del Clínic-IDIBAPS i també estan vinculats a la Universitat de Barcelona i als CIBER de malalties respiratòries i malalties rares.
Més de 200 dones embarassades han participat a l'estudi
Per a aquesta investigació s'ha analitzat el flux de la circulació de la sang fetal i com s'altera quan la mare rep oxigen extra, en fetus de 208 dones embarassades entre la setmana 24 i 37 de gestació. Totes van acudir a l'Hospital Clínic de Barcelona, on se'ls van realitzar totes les proves necessàries per a aquest estudi. En 97 d'aquests casos, els fetus tenien un creixement restringit, cosa que va desembocar en un pes molt baix en néixer, i en 111, un creixement normal. De cadascun d'aquests fetus, es va mesurar la velocitat de la sang de les principals artèries i vasos pulmonars i es van comparar els resultats mitjançant IA. A més, es va calcular la resistència dels pulmons mitjançant un model informàtic.
La velocitat de la sang als pulmons del fetus es va analitzar tant quan la mare respirava en condicions normals com després d’administrar-li oxigen addicional a través d'una màscara (en condicions d'hiperoxigenació). Aquesta anàlisi es va fer mitjançant una tècnica basada en l'emissió d'ones d'ultrasò al fetus per estimar les velocitats de circulació de la sang.
Per contra, la resistència d'òrgans, com els pulmons, no es pot mesurar directament amb ultrasò, i per mesurar-la s'ha fet servir un model informàtic que representa el cor i els vasos sanguinis. Per fer un símil, podríem comparar aquest model informàtic amb la simulació d’un circuit electrònic. Els investigadors van recrear una versió informàtica dels vasos sanguinis del fetus i, utilitzant alguns mesuraments reals de la velocitat sanguínia i simulant la resta, van poder estimar la resistència i elasticitat dels diferents òrgans.
La velocitat sanguínia i la resistència vascular dels pulmons dels fetus amb creixement restringit es pot normalitzar proporcionant oxigen addicional a les mares
Finalment, s'han utilitzat mètodes d'aprenentatge automàtic, basats en tècniques d'intel·ligència artificial, per comparar els patrons de flux sanguini dels fetus, facilitant així la seva agrupació en diferents categories segons el flux i els paràmetres clínics. En observar posteriorment la influència de la hiperoxigenació, s'ha pogut vincular a canvis en la resistència pulmonar, fruit de l’administració d'oxigen addicional a les mares, i demostrar que una major quantitat d'oxigen millora el flux sanguini als pulmons dels fetus amb creixement restringit, mentre que no té influència als normals. “Essencialment, els resultats de la investigació indiquen que, en els fetus amb creixement restringit, la velocitat sanguínia mitjana i la resistència vascular als pulmons és diferent de la dels fetus normals, i que es pot normalitzar proporcionant oxigen addicional a les mares” - explica Bart Bijnens (ICREA, UPF).
“La detecció d'aquestes diferències dels vasos dels pulmons obre la porta al disseny futur d'estratègies terapèutiques per millorar la funció pulmonar en fetus amb creixement restringit. Després del naixement, aquestes millores en el desenvolupament fetal podrien reduir el risc de malalties respiratòries en el futur” – explica la Dra. Fàtima Crispi (BCNatal, Clínic).
Article de referència:
Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M. et al. Pulmonary vascular reactivity in growth restricted fetuses using computational modelling and machine learning analysis of fetal Doppler waveforms. Sci Rep 14, 5919 (2024). https://doi.org/10.1038/s41598-024-54603-x
