(PhysOrg.com) – Незначительные колебания сердцебиения плода могут указывать на дистресс, но в настоящее время нет способа обнаружить такие тонкие колебания, кроме как во время родов, когда может быть слишком поздно, чтобы предотвратить серьезные или даже фатальные осложнения.
Теперь новая система, разработанная ученым из Массачусетского технологического института и его коллегами, включая акушера, может позволить гораздо раньше контролировать сердцебиение плода. Дополнительные исследователи представляют Национальный политехнический институт Гренобля, Университет Шарифа, Медицинский факультет Университета Тафтса и E-TROLZ Inc.
Среди других преимуществ ожидается, что система будет дешевле и проще в использовании, чем существующие технологии. Это также может снизить частоту кесарева сечения, помогая клиницистам исключить потенциальные проблемы, которые в противном случае могли бы вызвать процедуру. Наконец, устройство, используемое сегодня для отслеживания незначительных изменений сердцебиения плода во время родов, должно быть прикреплено к самому плоду, но новый продукт будет неинвазивным.
«Наша цель – сделать систему мониторинга, которая одновременно будет дешевле и эффективнее», – сказал Гари Клиффорд, доктор философии, главный научный сотрудник Отделения медицинских наук и технологий Гарвардского технологического института. Клиффорд ожидает, что система станет коммерчески доступной через два-три года до утверждения FDA.
Хотя лишь небольшая часть беременностей страдает от колебаний сердцебиения плода, проблема, тем не менее, критическая, потому что те, которые имеют место, могут привести к плохим результатам. Эти проблемы включают определенные инфекции и потерю кислорода для ребенка, если он задушен собственной пуповиной.
Две техники
Сегодня у врачей есть два способа определить сердцебиение плода.
Ультразвук, при котором врач перемещает устройство, похожее на хоккейную шайбу, на живот женщины или она носит пояс с датчиками, может определить сердцебиение на довольно ранних сроках беременности. Однако он недостаточно чувствителен, чтобы улавливать вариации ритма, которые могут указывать на проблемы.
Электрокардиография (более известная как ЭКГ или ЭКГ), которая регистрирует электрическую активность сердца, действительно может уловить незначительные изменения сердцебиения плода. Проблема: до сих пор не было возможности надежно использовать эту технику с этой целью, кроме как прикрепить электрод к коже головы ребенка во время родов.
Врачи могут неинвазивно контролировать сигнал ЭКГ плода через электроды на животе матери, но он слаб по сравнению с сердцебиением матери и окружающим шумом. Кроме того, невозможно разделить три сигнала без искажения характеристик сердцебиения плода, что является ключом к выявлению потенциальных клинических проблем.
«Доминирующим сигналом оказывается сердцебиение матери, поэтому выделение крошечного сигнала плода в фоновом шуме без изменения клинического значения сигнала плода – это проблема, которая оказалась практически неразрешимой», – сказал Клиффорд.
Новая система отделяет сигнал ЭКГ матери от сигнала ЭКГ плода и фонового шума благодаря сложному алгоритму, полученному из областей обработки сигналов и разделения источников. Вместе эти поля работают, чтобы разбить любой сигнал на его исходные компоненты.
Среди основных коллег Клиффорда по работе с обработкой сигналов доктор. Реза Самени (чья докторская работа была посвящена этой проблеме), профессор Кристиан Юттен из Национального политехнического института Гренобля и профессор Мохаммад Б. Шамсоллахи из Университета Шарифа. Исследователи описали свой подход в статьях, опубликованных в журналах, включая IEEE Transactions on Biomedical Engineering и EURASIP Journal on Advances in Signal Processing.
Чтобы использовать систему, которую, по мнению группы, можно использовать во втором триместре беременности (около 20 недель) и, возможно, раньше, женщина должна носить широкий пояс вокруг живота, снабженный несколькими электродами ЭКГ. (В прототипе их 32, но в конечном устройстве это число будет меньше.) Данные, собранные с этих электродов, затем передаются на монитор и анализируются с помощью нового алгоритма, который, в свою очередь, разделяет различные сигналы.
Многомерный вид
Клиффорд отмечает, что «одна из приятных вещей в мониторинге ЭКГ плода через брюшную полость матери состоит в том, что вы получаете многомерное изображение сердца плода», потому что его электрическая активность регистрируется под разными углами. Единственный датчик, который теперь используется для отслеживания сердцебиения во время родов, дает данные только с одного направления.
«Таким образом, с нашей системой это похоже на переход от одномерного фрагмента изображения к голограмме», – сказал Клиффорд.
Этот лучший обзор может помочь выявить проблемы, которые раньше могли остаться незамеченными. «Если вы смотрите только в одном направлении, а аномалия возникает перпендикулярно этому направлению, вы ее не увидите», – сказал Клиффорд.
Большой объем трехмерных данных, полученных с помощью новой системы, также может открыть новую область исследований: электрокардиография плода. «Мир анализа ЭКГ плода почти полностью не изучен», – сказал Клиффорд, потому что текущая система мониторинга может использоваться только во время родов и «по существу дает только монокулярный обзор.”
Ключевым сотрудником Клиффорда по клинической работе является д-р. Адам Вольфберг, акушер и инструктор медицинского факультета Университета Тафтса. Чтобы проверить алгоритм и построить систему, он обратился к E-TROLZ.
Недавно компания MindChild Medical Inc получила лицензию на несколько патентных заявок на эту работу.
Первоначальная разработка устройства была профинансирована Центром интеграции медицины и инновационных технологий (CIMIT).
Предоставлено Массачусетским технологическим институтом (новости: в Интернете)