Imaging elettromiometriale non invasivo della maturazione uterina umana durante il travaglio

Nature Communications volume 14, numero articolo: 1198 (2023) Citare questo articolo

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L'imaging elettromiometriale (EMMI) è stato recentemente sviluppato per visualizzare l'attivazione elettrica uterina tridimensionale (3D) durante le contrazioni in modo non invasivo e accurato nelle pecore. Qui descriviamo lo sviluppo e l'applicazione di un sistema EMMI umano per visualizzare e valutare modelli di attivazione elettrica uterina 3D ad alta risoluzione spaziale e temporale durante il travaglio umano. Dimostriamo la riuscita integrazione del sistema EMMI umano durante le visite cliniche dei soggetti per generare in modo non invasivo mappe del potenziale elettrico, elettrogrammi e sequenza di attivazione della superficie uterina attraverso una soluzione inversa utilizzando fino a 192 elettrodi distribuiti attorno alla superficie dell'addome. Gli indici quantitativi, inclusa la curva di attivazione uterina, vengono sviluppati e definiti per caratterizzare i modelli di contrazione della superficie uterina. Mostriamo quindi che il sistema EMMI umano può fornire immagini 3D dettagliate e quantificazione delle contrazioni uterine, nonché nuove intuizioni sul ruolo della maturazione uterina umana durante la progressione del travaglio.

Due sfide essenziali in ostetricia in tutto il mondo sono l’arresto del travaglio e il parto pretermine. Circa il 29% delle donne partorisce tramite taglio cesareo1, la maggior parte dei quali viene eseguito per arresto del travaglio2. I parti cesarei aumentano i rischi di morbilità materna e di morbilità respiratoria neonatale rispetto al parto vaginale3. La nascita pretermine si verifica nel 10,6% delle donne a livello globale4, con un aumento del rischio di mortalità infantile prima dei 5 anni di età5, esiti avversi sullo sviluppo neurologico a lungo termine6 e un maggiore onere economico per la famiglia e la società7. Valutare e interpretare accuratamente le contrazioni uterine è essenziale per diagnosticare sia la disfunzione del travaglio che il travaglio pretermine. Nella pratica clinica attuale, i segnali complessivi generati dalle contrazioni uterine vengono misurati qualitativamente tramite tocodinamometria (TOCO) o quantitativamente tramite un catetere a pressione intrauterina invasiva (IUPC)8. Studi precedenti hanno dimostrato che questi metodi hanno una capacità limitata di distinguere tra le donne che rispondono all'induzione/aumento di ossitocina e partoriscono per via vaginale e quelle che richiedono un taglio cesareo9. In particolare, studi precedenti hanno rilevato che la TOCO non è in grado di identificare le pazienti in travaglio, a termine o pretermine10,11. Inoltre, tra il 30 e il 50% dei soggetti con diagnosi di contrazioni pretermine partoriscono a termine12. Pertanto, per affrontare queste sfide cliniche è necessario un metodo migliore in grado di eseguire l’imaging in modo non invasivo e di quantificare le contrazioni uterine.

Per consentire un monitoraggio sicuro e non invasivo delle contrazioni uterine, abbiamo recentemente sviluppato una nuova modalità di imaging, l'imaging elettromiometriale (EMMI), che visualizza in modo non invasivo le proprietà elettriche delle contrazioni uterine ad alta risoluzione spaziale e temporale fino a 2 kHz nelle pecore13,14,15. Abbiamo dimostrato e convalidato che l'EMMI poteva mappare accuratamente l'attività elettrica sull'intera superficie uterina tridimensionale (3D) confrontando i segnali elettrici uterini derivati ​​dall'EMMI dalle misurazioni della superficie corporea (fino a 192 elettrodi) con quelli misurati direttamente dalla superficie uterina in pecora13. Inoltre, utilizzando il modello della pecora, studi di simulazione sperimentale che imitavano le contaminazioni da rumore previste in un ambiente clinico hanno dimostrato che l'errore del rumore elettrico entro intervalli fisiologici ha un effetto minore sulla precisione dell'EMMI14,15.

Qui descriviamo lo sviluppo del sistema EMMI umano, da utilizzare nelle donne in travaglio. Questo sistema EMMI umano è stato impiegato per rappresentare in modo robusto i modelli di attivazione elettrica 3D delle contrazioni uterine di soggetti nullipari e multipari nella prima fase attiva del travaglio e dimostra che l'EMMI può caratterizzare in modo non invasivo l'inizio e la dinamica dell'attivazione elettrica uterina durante le contrazioni del travaglio uterino. Le mappe e gli indici 3D EMMI forniscono nuove informazioni sulla maturazione elettrica del miometrio umano, ovvero lo sviluppo della capacità dell'utero di avviare e condurre adeguatamente segnali elettrici attraverso il miometrio. Pertanto il futuro utilizzo clinico dell'EMMI caratterizzerà meglio la progressione del travaglio e faciliterà la gestione del travaglio.