Neue Bildgebungstechnologie erstellt 3D-Karten der Uteruskontraktionen während der Wehen in Echtzeit

Forscher der Washington University School of Medicine haben eine neue Bildgebungstechnik entwickelt, die Echtzeit-3D-Karten von Uteruskontraktionen erstellen kann. Diese Technologie könnte helfen, gesunde Wehen zu überwachen und Probleme wie vorzeitige Wehen oder Arrest zu erkennen. Dieses animierte Bild zeigt den Verlauf einer einzelnen Uteruskontraktion während der normalen Wehen in Echtzeit. Bildnachweis: Wang Lab

Nichtinvasive Technik könnte Aufschluss über Frühgeburten geben.

Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben eine neue Bildgebungstechnologie entwickelt, die 3D-Karten erstellen kann, die das Ausmaß und die Verteilung von Uteruskontraktionen in Echtzeit und über die gesamte Oberfläche der Gebärmutter während der Wehen zeigen. Aufbauend auf bildgebenden Verfahren, die seit langem am Herzen verwendet werden, kann diese Technologie Uteruskontraktionen nichtinvasiv und viel detaillierter darstellen als derzeit verfügbare Werkzeuge, die nur das Vorhandensein oder Fehlen einer Kontraktion anzeigen.

Die klinische Studie, an der 10 Teilnehmer an Wehen bis zur Geburt teilnahmen, wird heute, am 14. März, in der Zeitschrift veröffentlicht Natur Kommunikation.

„Es gibt alle Arten von geburtshilflichen und gynäkologischen Erkrankungen, die mit Uteruskontraktionen verbunden sind, aber wir haben keine sehr genauen Methoden, um sie zu messen“, sagte der leitende Autor Yong Wang, PhD, außerordentlicher Professor für Geburtshilfe und Gynäkologie, für Elektro- und Systemtechnik, Radiologie und Biomedizintechnik. „Mit dieser neuen Bildgebungstechnologie rüsten wir im Grunde die Standardmethode zur Messung von Wehentätigkeiten – Tocodynamometrie genannt – von der eindimensionalen Verfolgung auf die vierdimensionale Kartierung auf. Diese Art von Informationen könnte dazu beitragen, die Versorgung von Patientinnen mit Risikoschwangerschaften zu verbessern und Wege aufzuzeigen, um Frühgeburten zu verhindern, die weltweit bei etwa 10 % der Schwangerschaften auftreten.“

Forscher der Washington University School of Medicine in St. Louis haben ein neues Bildgebungsverfahren entwickelt, um detaillierte 3D-Karten von Uteruskontraktionen in Echtzeit zu erstellen. Die Technologie könnte helfen, den Verlauf gesunder Wehen zu definieren und zu erkennen, wann sich Probleme entwickeln könnten, wie z. B. vorzeitige Wehen oder Arbeitsarrest. Gezeigt wird ein Videoclip der linken und rechten Ansicht des Echtzeitverlaufs einer einzelnen Uteruskontraktion während der normalen Wehen. Bildnachweis: Wang Lab

Während der Wehen und der Geburt zieht sich die Gebärmutter zusammen, um die Kraft bereitzustellen, die den Fötus ausstößt, und der neue Ansatz zur Messung dieser Kontraktionen wird als elektromyometrische Bildgebung (EMMI) bezeichnet. Eine solche Technologie könnte beispielsweise dabei helfen, die Arten früher Wehen zu identifizieren, die zu Frühgeburten führen, und Forscher dabei unterstützen, Wege zu finden, diese vorzeitigen Wehen zu verlangsamen oder zu stoppen. Anomalien bei den Wehen können auch zu einem Arbeitsstillstand führen, der einen Kaiserschnitt (Kaiserschnitt) erforderlich machen kann. Frühgeburten und Kaiserschnitte können das Risiko von Geburtsverletzungen oder Tod für Eltern und Kind erhöhen. Solche Verletzungen können eine langfristige Behinderung der neurologischen Entwicklung des Kindes beinhalten.

Die Forscher fanden heraus, dass Uteruskontraktionen weniger vorhersehbar und konsistent sind als die Herzkontraktionen, die typischerweise mit einer ähnlichen Technologie gemessen werden. Auch bei ein und derselben Patientin können sich aufeinanderfolgende Wehentätigkeiten in der auslösenden Region und in der Verlaufsrichtung unterscheiden. Darüber hinaus fanden die Forscher heraus, dass es keine konsistenten Bereiche der Gebärmutter gibt, in denen Kontraktionen beginnen, was darauf hindeutet, dass die Initiationsstellen oder Schrittmacher der Uteruskontraktionen nicht wie im Herzen anatomisch fixiert sind. Diese Überlegungen verleihen der Bildgebungstechnologie des Teams mehr Wert, da sie Veränderungen durch fortschreitende Kontraktionen verfolgen kann.

Die Studie umfasste Patientinnen, die zum ersten Mal entbunden hatten, und einige, die bereits zuvor entbunden hatten. Die Forscher fanden heraus, dass Patientinnen, die zuvor noch kein Kind geboren hatten, im Vergleich zu Patientinnen, die zuvor entbunden hatten, längere Kontraktionen mit mehr Schwankungen aufwiesen. Dies weist auf einen möglichen Memory-Effekt der Gebärmutter hin. Bei denjenigen, die zuvor entbunden haben, scheint sich der Uterus an seine vergangene Geburtserfahrung zu erinnern und hat effizientere und produktivere Kontraktionen.

Zu den möglichen klinischen Anwendungen von EMMI, die Wang vorschlägt, gehören:

• Unterscheidung zwischen produktiven und unproduktiven Wehen zur Vorhersage einer Frühgeburt bei Patienten mit vorzeitigen Wehen.
• Überwachung der Wehen in Echtzeit, um die pharmazeutische Behandlung zu optimieren und Geburtskomplikationen wie Arbeitsarrest zu verhindern.
• Uteruskontraktionen überwachen, um postpartale Blutungen zu verhindern.
• Entwicklung möglicher nichtpharmazeutischer Behandlungen wie leichter elektrischer Eingriffe zur Normalisierung von Kontraktionsmustern.
• Untersuchung von Gebärmuttererkrankungen außerhalb der Schwangerschaft, wie schmerzhafte Menstruation und Endometriose.

Der nächste Schritt von Wangs Forschung besteht darin, normale Uteruskontraktionen zu messen, die helfen würden, zu entschlüsseln, ob eine Kontraktion produktiv ist und zur Geburt führt. Letztes Jahr erhielt sein Team ein Stipendium der National Institutes of Health (NIH), um eine Art Atlas zu erstellen, der charakterisiert, wie Kontraktionen während normaler Wehen aussehen.

„Das Ziel dieses Stipendiums ist es, bei 300 Patientinnen gesunde Wehen abzubilden, damit wir wissen, wie der normale Bereich aussieht – für Erstgeburten und Zweit- oder Drittgeburten“, sagte Wang. „Dies ist eine neue Messung, wir haben also keine vorherige Anhäufung von Wissen. Wir müssen zuerst einen normalen Basisatlas erstellen.“

In ressourcenarmen Gebieten könnte diese Art der detaillierten Bildgebung dazu beitragen, Wehen und Geburten sicherer zu machen. Um die Technologie zugänglicher zu machen, zielt Wang darauf ab, kostengünstigere und tragbarere Ultraschallbildgebung anstelle von kostspieligen MRT-Scans zu verwenden, die in vielen Teilen der Welt nicht allgemein zugänglich sind. Darüber hinaus ist Wangs Team dabei, in enger Zusammenarbeit mit den Kollegen von der Washington University, Chuan Wang, PhD, einem Assistenzprofessor für Elektro- und Systemtechnik, Einwegelektroden und drahtlose Sender herzustellen; und Shantanu Chakrabartty, PhD, der Clifford W. Murphy-Professor für Elektro- und Systemtechnik, mit Unterstützung der Bill & Melinda Gates Foundation.

„Wir möchten ein kostengünstiges EMMI-System entwickeln, das in Umgebungen mit geringen und moderaten Ressourcen anwendbar ist“, sagte Yong Wang. „Wir versuchen, die Elektroden mit gedruckten Einwegelektroden und einem drahtlosen Sender viel billiger zu machen.“

Referenz: „Nichtinvasive elektromyometrische Bildgebung der menschlichen Uterusreifung während der Geburt“ von Wang H, Wen Z, Wu W, Sun Z, Kisrieva-Ware Z, Lin Y, Wang S, Gao H, Xu H, Zhao P, Wang Q, Macones GA, Schwartz AL, Cuculich P, Cahill AG, Wang Y., 14. März 2023, DOI: 10.1038/s41467-023-36440-0