Studie könnte zur Entwicklung einer Therapie zur Verbesserung der Lungenfunktion bei wachstumsbeschränkten Föten
Zuletzt überprüft: 14.06.2024
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Wenn das Wachstum des Fötus während der Schwangerschaft unterdurchschnittlich ist, erhöht sich mit jeder Schwangerschaftswoche das Risiko, dass sich einige seiner Organe nicht richtig entwickeln, was sich nach der Geburt negativ auf die Gesundheit des Babys auswirken kann. Die langfristigen Auswirkungen eines eingeschränkten fetalen Wachstums auf die Entwicklung des Gehirns und des Herz-Kreislauf-Systems waren Gegenstand zahlreicher Studien, aber es fehlen wissenschaftliche Daten zu den Auswirkungen auf die Lunge.
Dies war das Thema einer Studie, die gemeinsam vom Zentrum für Forschung in der fetalen Medizin BCNatal (Clínic Barcelona und Sant Joan de Déu Hospitals) und der Universität Pompeu Fabra (UPF) durchgeführt wurde und Unterschiede in der Lungenentwicklung zwischen wachstumseingeschränkten und normalen Föten hinsichtlich ihres Gefäßwiderstands aufzeigte. Die Forscher untersuchten dies, indem sie die Geschwindigkeit des Blutflusses im Fötus maßen und diese Daten mithilfe von Techniken der künstlichen Intelligenz und Computermodellen analysierten.
Die kürzlich in Scientific Reports veröffentlichte Studie eröffnet die Möglichkeit, Therapien zu entwickeln, die darauf abzielen, die Lungenentwicklung bei wachstumsbeschränkten Föten zu verbessern und Atemproblemen vorzubeugen. Das System kann nicht nur in der Kindheit, sondern auch in der Jugend und im Erwachsenenalter fortgesetzt werden.
Die leitenden Forscher dieser Studie sind Fatima Crispiy, eine BCNatal- und Clínic-IDIBAPS-Forscherin in der Gruppe für fetale und perinatale Medizin, und Bart Bijnens (ICREA, UPF), ein Forscher in der BCN MedTech-Einheit in der UPF-Abteilung für Ingenieurwissenschaften. Die übrigen Forscher gehören verschiedenen Diensten und Forschungsgruppen von Clínic-IDIBAPS an und sind außerdem mit der Universität Barcelona und CIBER für Atemwegs- und seltene Erkrankungen verbunden.
An der Studie nahmen mehr als 200 schwangere Frauen teil. Diese Studie analysierte den fetalen Blutfluss und seine Veränderungen bei zusätzlicher Sauerstoffzufuhr bei 208 schwangeren Frauen von der 24. Bis zur 37. Schwangerschaftswoche. Alle Frauen wurden im Clínic Hospital in Barcelona untersucht, wo sie alle für diese Studie erforderlichen Tests durchliefen.
In 97 dieser Fälle hatten die Föten eine eingeschränkte Wachstumsbeschränkung, was zu einem sehr geringen Geburtsgewicht führte. Die übrigen 111 Föten hatten ein normales Wachstum. Bei jedem dieser Föten wurde die Blutflussgeschwindigkeit in den Hauptarterien und Lungengefäßen gemessen, dann wurden diese Daten mithilfe künstlicher Intelligenz verglichen. Zusätzlich wurde der Lungenwiderstand mithilfe eines Computermodells berechnet.
Illustrative Dopplerbilder der Hauptpulmonalarterie und der intrapulmonalen Arterie des Fötus. Quelle: Vellvé, K., Garcia-Canadilla, P., Nogueira, M., et al.
Die Geschwindigkeit des Blutflusses in der Lunge des Fötus wurde sowohl unter normalen mütterlichen Atembedingungen als auch nach zusätzlicher Sauerstoffzufuhr durch eine Maske (Hyperoxygenierungsbedingungen) analysiert. Diese Analyse wurde mithilfe einer Technik durchgeführt, die auf der Emission von Ultraschallwellen an den Fötus basiert, um die Geschwindigkeit des Blutflusses im gesamten Kreislauf basierend auf Dopplerprinzipien zu schätzen.
Im Gegensatz dazu kann der Widerstand von Organen wie der Lunge nicht direkt mithilfe von Ultraschall gemessen werden, und zur Messung wurde ein Computermodell verwendet, das das Herz und die Blutgefäße darstellt. Zum Vergleich kann dieses Computermodell mit einer Simulation eines elektronischen Schaltkreises verglichen werden. Die Forscher erstellten eine Computerversion des Gefäßsystems des Fötus und konnten anhand gemessener Blutflussraten und der Modellierung anderer Parameter den Widerstand und die Elastizität verschiedener Organe abschätzen.
Zusammenfassend wurden maschinelle Lernmethoden auf Basis künstlicher Intelligenz eingesetzt, um die Blutflussmuster der Föten zu vergleichen, was dabei half, sie nach Flussparametern und klinischen Indikatoren in verschiedene Kategorien einzuteilen.
Anschließend zeigte die Betrachtung der Auswirkungen der Hyperoxygenierung, dass diese mit Veränderungen des Lungenwiderstands infolge der zusätzlichen Sauerstoffzufuhr der Mütter verbunden war, und es zeigte sich, dass mehr Sauerstoff den Lungenblutfluss bei wachstumsgestörten Föten verbesserte, ohne normale Föten zu beeinträchtigen.
„Im Wesentlichen zeigen die Studienergebnisse, dass wachstumsgestörte Föten andere mittlere Blutflussraten sowie einen anderen Gefäßwiderstand in der Lunge haben als normale Föten, und dies kann durch die Gabe von zusätzlichem Sauerstoff an die Mutter normalisiert werden“, erklärt Bijnens (ICREA, UPF).
„Die Entdeckung dieser Unterschiede in der Lungenvaskulatur eröffnet die Möglichkeit, zukünftige therapeutische Strategien zur Verbesserung der Lungenfunktion bei wachstumsgestörten Föten zu entwickeln. Nach der Geburt können diese Verbesserungen der fötalen Entwicklung das Risiko verringern, später im Leben Atemwegserkrankungen zu entwickeln“, erklärt Dr. Crispy (BCNatal, Klinik).