Przedwczesny poród może skutkować trwałym deficytem neurologicznym u dzieci. Jest to także jedna z głównych przyczyn ich śmiertelności. Naukowcy opracowują lepszy model głębokiego uczenia maszynowego, który pomoże przewidywać przedwczesne porody już w 31. tygodniu ciąży.
Szacuje się, że co dziesiąte dziecko rodzi się przedwcześnie, czyli przed 37. tygodniem ciąży. Naukowcy z McKelvey School of Engineering z Washington University w St. Louis poprzez wykorzystanie pomiarów elektrohisterogramu i danych klinicznych będą w stanie przewidywać, kiedy nastąpi rozwiązanie ciąży. Jak podaje NeuroScienceNews metoda ta oferuje zdecydowanie lepszą wydajność w porównaniu z tradycyjnymi, istniejącymi już metodami. Badacze analizują aktywność elektryczną podczas ciąży i między innymi na tej podstawie są w stanie określić planowany termin porodu.
Przedwczesny poród to nadal poważny problem
Dzięki postępowi techniki położnictwo rozwija się w ogromnym tempie. Opracowywanie i zastosowanie nowych technik w tej dziedzinie z pewnością przyniesie wiele dobrego. Wciąż jednak współczesna wiedza na temat fizjologii i patofizjologii aktywności macicy kobiety w przebiegu ciąży i połogu nie jest kompletna. Wszystko to mimo coraz doskonalszych instrumentów badawczych, na co zwraca uwagę dr Robert Stanek.
Według Światowej Organizacji Zdrowia (WHO – World Health Organization) przedwczesny poród to taki, który występuje przed ukończonym 37. tygodniem ciąży lub przed 259. dniem ciąży, licząc od ostatniej miesiączki. To patologia (w ujęciu medycznym), którą niezwykle trudno jest uniknąć, stanowiąca problem medyczny, socjologiczny i ekonomiczny. O przeżywalności noworodków, które przyszły na świat w wyniku porodu przedwczesnego decyduje najczęściej masa urodzinowa ciała, ale również występuje w tym wypadku zależność między czasem trwania ciąży a szansą na przeżycie dziecka. W badaniach wykazano, że po 30. tygodniu ciąży szansa na przeżycie wynosi 90%.
Przyczyn przedwczesnych narodzin dzieci jest wiele. Może być to stan zdrowia matki, choroby związane z ciążą, przebywane infekcje, nadciśnienie tętnicze i wiele innych.
Nowe badania szansą dla noworodków
Przy projekcie pracuje Arye Nehorai z The Eugene & Martha Lohman Professor of Electrical Engineering wraz z doktorantem Uri Goldsztejn’em. Wyniki badania zostały zaprezentowane w PLoS Onr na początku maja bieżącego roku.
Nasza metoda przewiduje przedwczesny poród za pomocą pomiarów elektrohisterogramu i informacji klinicznych uzyskanych około 31. tygodnia ciąży z wydajnością porównywalną do standardów klinicznych stosowanych do wykrywania zbliżającego porodu u kobiet z objawami takiego porodu.
Tłumaczy Arye Nehorai
Elektrohisterogram to narzędzie służące do nieinwazyjnego mierzenia aktywności macicy. Zapis wartości napięć mierzony jest za pomocą dwóch elektrod zlokalizowanych na powierzchni powłoki brzucha ciężarnej. W badaniu pomocne były również informacje kliniczne o pacjentce takie jak jej wiek, wiek ciążowy, waga i występujące w pierwszym lub drugim trymestrze ciąży krwawienia.
Naukowcy przeszkolili model głębokiego uczenia się na danych uzyskanych z trzydziestominutowych sesji elektrohisterografa (dalej: EHG). Spośród grupy prawie 19% urodziło przedwcześnie. Część nagrań pochodziła z regularnych badań kontrolnych, które wykonywano w okresie ciąży, część natomiast pochodziła od matek hospitalizowanych z objawami porodu przedwczesnego.
Przewidzieliśmy wyniki ciąż na podstawie nagrań z elektrohisterografa przy użyciu głębokiej sieci neuronowej, ponieważ te uczą się automatycznie najlepszych danych — wyjaśnia Goldsztejn w rozmowie z NeuroScienceNews — Algorytm głębokiego uczenia osiągnął lepszą wydajność niż inne metody i zapewnił dobry sposób łączenia danych EHG z informacjami klinicznymi.
Uri Goldsztejn
Zespół badaczy początkowo „nakarmił” model próbkami danych, których wyniki ciąży były znane, aby poznać sposób predykcji maszyny. To badania połączono niejako z poprzednim, które realizował Nehorai i jego współpracownicy. Opracowano wówczas metodę szacowania prądu elektrycznego w macicy podczas skurczów za pomocą magnetomii. To nieinwazyjna technika odwzorowująca aktywność mięśni poprzez rejestrację brzusznych pól magnetycznych, a wytwarzanych przez prądy elektryczne w mięśniach. Z otrzymanych wyników wiadomo, żę przedwczesny poród można przewidzieć u ciężarnych matek około 31. tygodnia ciąży, co pomoże w dobraniu odpowiedniej opieki. Dzięki temu naukowcy przyczynią się do zmniejszenia częstotliwości narodzin wcześniaków i poprawy statystyk.
Naukowcy mają w planach opracowanie urządzenia do rejestrowania pomiarów EHG i zbierania danych od większej kohorty kobiet w ciąży, celem udoskonalenia swojej metody.
Źródło: NeuroScienceNews