Nėštumas yra inžinerinis iššūkis – norint diagnozuoti ir gydyti priešlaikinį gimdymą, reikia suprasti jo mechaniką

Nėštumas yra inžinerinis iššūkis – norint diagnozuoti ir gydyti priešlaikinį gimdymą, reikia suprasti jo mechaniką

Seksualinė sveikata

Kodėl kūdikiai gimsta per anksti? Tyrėjai vis dar iš tikrųjų nežino.

Akušeriai puikiai valdo gimdymo procesą. Tačiau kai reikia numatyti, ar kūdikis gims laiku, mokslas vis dar vejasi. Priešlaikinio gimdymo priežasčių tyrimai dešimtmečiais atsilieka nuo kitų ligų, tokių kaip vėžys. Tai reiškia, kad slaugytojai, gydytojai, akušerės ir doulas neturi reikiamų įrankių ir išteklių, kad galėtų atlikti geriausią įmanomą darbą, kai kūdikiai gimsta iki 37 nėštumo savaitės.

Vienas iš nedaugelio žinomų priešlaikinio gimdymo rizikos veiksnių yra tai, ar nėščioji anksčiau yra pagimdžiusi neišnešiotą kūdikį. Kiti yra dvynių, trynukų ar daugiau nėštumas ir tam tikros sveikatos būklės, tokios kaip šlapimo takų infekcijos, aukštas kraujospūdis ar diabetas. Tačiau žinant šiuos rizikos veiksnius ne visada galima tiksliai nustatyti priešlaikinio gimdymo priežastį.

Pažanga buvo lėta iš dalies dėl to, kad daugelis iki šiol atliktų priešlaikinio gimdymo tyrimų buvo susiję su nėštumu reprodukcinės biologijos požiūriu. Tai apima didžiulius fiziologinius pokyčius nėščiosios reprodukcinės, širdies ir kraujagyslių bei endokrininėse sistemose, taip pat hormonų ir genetikos įtaką tėvams ir vaisiui.

Tačiau nėštumas taip pat yra inžinerinis iššūkis, nes jis apima fizines jėgas. Gydytojai dirba su vidutiniškai 3,2 kg sveriančiu kūdikiu maždaug 1 litre vaisiaus vandenų, kurių membrana yra mažesnė nei 1 milimetro storio – visa tai gimdoje, kuri buvo kumščio dydžio. Tai apima jėgas, spaudimą ir mechanines apkrovas, kurios gali prisidėti prie motinos, vaisiaus ir placentos sąlygų, kurios gali sukelti priešlaikinį gimdymą.

Daugiau nei prieš 150 metų publikuotame dokumente gydytojas pripažino, kad gimimas yra mechaninis įvykis. Tačiau jis naudojo 19-ojo amžiaus technologiją, kad išmatuotų slėgį membranose, kurios palaiko nėštumą. Tik dabar mokslininkai turi mechanikos, elektros ir skaičiavimo inžinerijos žinių, kad galėtų spręsti priešlaikinio gimdymo iššūkius.

Tačiau priešlaikinio gimdymo tyrimai vis dar yra tokie ankstyvi, kad mokslininkai pirmiausia turi sukurti įrankius, kad galėtų jį ištirti, kad galėtų jį diagnozuoti ir gydyti. Mūsų tyrėjų komanda siekia būtent tai.

Daugelis komplikacijų gali sukelti priešlaikinį gimdymą

Sunku nustatyti, kam gresia priešlaikinis gimdymas, nes nėra vienos priežasties. Priešlaikinį gimdymą gali sukelti daugybė veiksnių, susijusių su nėščia asmeniu, vaisiumi, placenta arba prie placentos prisitvirtinusios vaisiaus membranos, jungiančios vaisius ir tėvus.

Pasaulyje 1 iš 10 gyvų gimimų yra neišnešioti arba gimę iki 37 nėštumo savaitės. Iš šių priešlaikinių gimdymų maždaug 30–40 % sukelia priešlaikinis vaisiaus membranų plyšimas, o dar 1–9 % – priešlaikinis gimdos kaklelio išsiplėtimas.

Esant dabartinėms technologijoms, priešlaikinio gimdymo retai galima išvengti. Dabartinės atrankos priemonės priešlaikinio gimdymo rizikai įvertinti yra gana primityvios. Gydytojai ultragarsu stebi kūdikio dydį ir padėtį, paliečia gimdos kaklelį, kad pajustų, ar jis minkštėja. Tai įprastas procesas prieš gimdymą, tačiau sunku, jei tai įvyksta per anksti.

Jei kūdikis neauga, galbūt dėl ​​nepakankamo placentos aprūpinimo krauju, gydytojai atlieka priešlaikines C pjūvius, kad išvengtų negyvagimio. Prevencinės C sekcijos taip pat kartais naudojamos preeklampsijos arba pavojingo aukšto kraujospūdžio nėštumo metu prevencijai arba gydymui.

Abiem atvejais pacientai ir gydytojai subalansuoja ankstyvos C pjūvio naudą vaisiui ir tėvui ir riziką, susijusią su priešlaikiniu gimdymu, įskaitant visą gyvenimą trunkantį kvėpavimą, regėjimą, širdies ir kraujagyslių ar kitas vaiko sveikatos problemas.

Dėl daugybės veiksnių, turinčių įtakos priešlaikiniam gimdymui, ankstyva diagnozė tampa iššūkiu. Tačiau geresnis biomechaninių jėgų, veikiančių nėštumo metu, supratimas gali suteikti tyrėjams naujų vietų ieškoti diagnostinių įkalčių.

Iššūkio sprendimas iš kelių pusių

Nėštumas iš esmės yra fizinis procesas – nuo ​​gimdos tempimo, kad tilptų kūdikis, iki gimdos kaklelio išsiplėtimo, kai prasideda gimdymo susitraukimai ir atėjo laikas tėvams stumti. O kai kažkas mechaninio sugenda, tai gali baigtis tragiškais rezultatais.

Pavyzdžiui, motinos priešlaikinio gimdymo rizikos veiksniai yra gimdos plyšimas arba preeklampsija. Placenta taip pat gali atsiskirti nuo gimdos sienelės, todėl tėvas gali mirti nukraujuoti. Dvynių nešiojimas suteikia papildomo vaisiaus vandenų ir kraujo tūrio, o tai papildomai apkrauna placentą, o tai gali sukelti priešlaikinį gimdymą.

Mūsų biomechanikos ir biomedicinos inžinierių komanda stengiasi suprasti pagrindines priešlaikinio gimdymo priežastis iš skirtingų pusių, o visa tai – diagnozės ir intervencijos tikslais.






Viena iš mūsų, Kristin Myers, tiria audinių remodeliavimosi biologiją, siekdama kiekybiškai įvertinti nėštumo biomechaniką. Jos laboratorija kuria kompiuterinius modelius, kad išmatuotų, kaip gimdos, gimdos kaklelio ir vaisiaus membranos veikia, kad išlaikytų mechanines apkrovas, kurias sukelia nėštumas. Ji ir jos komanda ultragarsu stebi, kaip auga ir išsitempia gimda bei koks mechaninis apkrovimas tenka gimdos kakleliui, ir prognozuoja, ar ji per anksti nesuges. Naudojant gimdą kaip slėgio matuoklį mechaninei nėštumo aplinkai, būtų galima nustatyti problemas dar prieš joms atsirandant.

Kita iš mūsų, Michelle Oyen, studijuoja minkštųjų audinių fiziką ir medžiagų mokslą, daugiausia dėmesio skiriant vaisiaus membranų mechaninėms savybėms ir maistinių medžiagų transportavimui placentoje. Jos laboratorija kartu su Myers komanda taiko didelius duomenis ir mašininį mokymąsi anonimizuotiems medicininiams įrašams, kad sukurtų skaitmeninius dvynius arba tam tikro paciento sveikatos duomenų skaičiavimo modelius, kurie galėtų padėti numatyti nėštumo eigą. Tai gali padėti gydytojams gydyti nėštumo komplikacijas arba jų išvengti.

Galiausiai Melissa Skala naudoja neinvazinę techniką, vadinamą optine koherentine tomografija. Šiuo vaizdavimo metodu gaunami 3D audinių vaizdai, kurių negalima užfiksuoti ultragarsu ar MRT, pvz., itin plonos vaisiaus membranos. Jos laboratorija naudojo šią techniką, kad ištirtų, kaip vaisiaus membranos plyšta esant skirtingam slėgiui, suteikdama pradinę informaciją, kurią galima panaudoti kuriant geresnius skaitmeninius vaisiaus membranos streso modelius. Patobulintas vaisiaus membranų ir gimdos kaklelio vaizdas gali įspėti gydytojus, kai šios struktūros gali sugesti.

Geresnis vaizdas ir geresni modeliai

Priešlaikinio gimdymo prevencijos Šventasis Gralis yra ankstyva diagnostika. Ankstyvojo įspėjimo kontrolinis sąrašas dėl priešlaikinio gimdymo rizikos gali padėti apsaugoti kūdikio ir motinos sveikatą.

Šis kontrolinis sąrašas gali atrodyti taip, kaip gydytojas liepia atlikti vaizdinį nuskaitymą, kai tik sužinosite, kad esate nėščia, kad suprastų gimdos ir gimdos kaklelio dydį. Tada jie gali paimti tamponą makšties skysčio, kad ištirtų biologinius gimdos kaklelio pokyčius.

Geresni modeliavimo metodai galėtų įvertinti, kaip jūsų nėštumas vyks, o tikslesni vaizdo gavimo įrankiai galėtų įvertinti pokyčius laikui bėgant. Geriau prognozuodami, kada prasidės gimdymas, gydytojai ir pacientai gali priimti labiau pagrįstą sprendimą, ar reikalingas C pjūvis.

Iki tikslaus išankstinio įspėjimo apie priešlaikinį gimdymą kontrolinio sąrašo dar reikia metų. Tačiau reprodukcinės biologijos, epidemiologijos, bioinformatikos ir inžinerijos tyrėjai sunkiai dirba, kad geriau suprastų, kaip gimsta kūdikiai ir daugybė komplikacijų, kurios gali kilti kelyje, įskaitant priešlaikinį gimdymą.

Manome, kad inžinerija – kūrybiškas problemų sprendimas naudojant technologijas – yra esminis daugiadisciplininio požiūrio, reikalingo priešlaikinio gimdymo sudėtingumui spręsti, papildymas.