Utilizando IA, modelos computacionales y técnicas de ultrasonido, se ha analizado y comparado la resistencia de los pulmones de los fetos normales y de crecimiento restringido y cómo cambia cuando la madre recibe oxígeno adicional.
Si durante el embarazo un feto crece por debajo de los umbrales normales para cada semana de gestación, existe un mayor riesgo que algunos de sus órganos no se desarrollen adecuadamente, lo que puede afectar negativamente a la salud de los bebés tras el nacimiento. Los efectos del crecimiento fetal restringido en la salud de las personas tras su nacimiento y a lo largo de toda su vida han sido objeto de muchas investigaciones, especialmente en cuanto al desarrollo cerebral y cardiovascular, pero faltan evidencias científicas de su impacto sobre los pulmones.
Este es el foco de una investigación liderada conjuntamente por el BCNatal Fetal Medicine Research Center (Hospital Clínic Barcelona y Hospital Sant Joan de Déu) y la UPF, que ha permitido detectar diferencias en el desarrollo de los pulmones de fetos con crecimiento restringido y normales, en términos de resistencia vascular. Los investigadores lo han estudiado midiendo la velocidad de la sangre en el feto y analizándola con el apoyo de técnicas de inteligencia artificial y modelos informáticos.
Los resultados del estudio, publicado recientemente en un artículo de la revista Scientific Reports (Nature), abren la puerta al diseño de terapias para mejorar el desarrollo pulmonar de fetos con niveles de crecimiento por debajo de lo normal y prevenir problemas de salud respiratoria, que podrían prolongarse más allá de la infancia e incluso hasta la adolescencia y la edad adulta.
Los investigadores principales del estudio son Fàtima Crispi, investigadora de BCNatal y del Clínic-IDIBAPS en el grupo Medicina fetal y perinatal, y Bart Bijnens (ICREA, UPF), investigador de la Unidad de Investigación BCN MedTech del Departamento de Ingeniería de la UPF. El resto de investigadores pertenecen a diferentes Servicios y Grupos de investigación del Clínic-IDIBAPS y también están vinculados a la Universidad de Barcelona y a los CIBER de enfermedades respiratorias y enfermedades raras.
Más de 200 mujeres embarazadas han participado en el estudio
Para esta investigación se ha analizado el flujo de la circulación de la sangre fetal y cómo se altera cuando la madre recibe oxígeno extra, en fetos de 208 mujeres embarazadas entre la semana 24 y 37 de gestación. Todos ellas acudieron al Hospital Clínic de Barcelona, donde se les realizaron todas las pruebas necesarias para este estudio. En 97 de estos casos, los fetos tenían un crecimiento restringido, lo que resultó en un peso muy bajo al nacer, y en 111, un crecimiento normal. En cada uno de estos fetos, se midió la velocidad de la sangre de las principales arterias y vasos pulmonares y se comparó mediante IA, y además se calculó la resistencia de los pulmones mediante un modelo informático.
La velocidad de la sangre en los pulmones del feto se analizó tanto cuando la madre respiraba en condiciones normales como después de que se le administrara oxígeno adicional a través de una mascarilla (en condiciones de hiperoxigenación). Este análisis se realizó mediante una técnica basada en la emisión de ondas de ultrasonido al feto para estimar las velocidades de circulación de la sangre.
Por el contrario, la resistencia de órganos, como los pulmones, no se puede medir directamente con ultrasonido, y para medirla se ha utilizado un modelo informático que representa el corazón y los vasos sanguíneos. Para hacer un símil, podríamos comparar este modelo informático con la simulación de un circuito electrónico. Los investigadores recrearon una versión informática de los vasos sanguíneos del feto y, utilizando algunas mediciones reales de la velocidad sanguínea y simulando el resto, pudieron estimar la resistencia y elasticidad de los diferentes órganos.
La velocidad sanguínea y la resistencia vascular de los pulmones de los fetos con crecimiento restringido puede normalizarse proporcionando oxígeno adicional a las madres
Finalmente, se han utilizado métodos de aprendizaje automático, basados en técnicas de inteligencia artificial, para comparar los patrones de flujo sanguíneo de los fetos, facilitando así su agrupación en diferentes categorías según el flujo y los parámetros clínicos. Al observar posteriormente la influencia de la hiperoxigenación, se ha podido vincular a cambios en la resistencia pulmonar, como resultado del oxígeno adicional administrado a las madres, y demostrar que una mayor cantidad de oxígeno mejora el flujo sanguíneo en los pulmones de los fetos con crecimiento restringido, mientras que no tiene influencia en los normales. “Esencialmente, los resultados de la investigación indican que, en los fetos con crecimiento restringido, la velocidad sanguínea promedio y la resistencia vascular en los pulmones es diferente a la de los fetos normales, y que puede normalizarse proporcionando oxígeno adicional a las madres” -explica Bart Bijnens (ICREA, UPF).
“La detección de estas diferencias de los vasos de los pulmones abre la puerta al futuro diseño de estrategias terapéuticas para mejorar la función pulmonar en fetos con crecimiento restringido. Después del nacimiento, estas mejoras en el desarrollo fetal podrían reducir el riesgo de enfermedades respiratorias en el futuro”, explica la Dra. Fàtima Crispi (BCNatal, Clínic).
Artículo de referencia:
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
