一种监测怀孕“引擎”的新方法
一项研究发表在自然生物医学工程详细介绍了一种用于孕妇胎盘成像的新方法，以及一项试点临床研究的结果。通过将光学测量与超声相结合，研究结果显示了如何无创地监测氧气水平，并为更好地了解这一复杂而关键的器官提供了一种新方法。这项研究是宾夕法尼亚大学的Arjun Yodh和Nadav Schwartz团队与费城儿童医院(CHOP)的同事合作的结果，由博士后王林领导。
Schwartz描述了胎盘作为怀孕的“引擎”，这个器官在向胎儿输送营养和氧气方面起着至关重要的作用。胎盘功能障碍可导致胎儿生长受限、先兆子痫和死胎等并发症。为了增加对这一重要器官的了解，美国国家儿童健康与人类发展研究所于2014年启动了人类胎盘项目。该计划的一个重点是开发工具来实时评估人类胎盘的结构和功能，包括光学设备．
三年来，研究人员优化了仪器的设计，并在临床前环境中进行了测试。该过程包括将光纤与超声探头集成，探索各种超声换能器，并改进多模态技术，以便在床边收集数据时测量稳定、准确和可重复。研究人员说，由此产生的仪器现在使研究人员能够研究胎盘的解剖结构，同时还收集有关胎盘血流和氧化的详细功能信息，这些功能是现有的商业设备所不具备的。
由于胎盘远低于体表，王晓明解决的关键技术挑战之一是减少胎盘。王晓明是约德实验室的博士后背景噪音在光电系统中。Yodh说，当光线穿过厚厚的组织时，会被散射和吸收，成功的关键是减少背景干扰，以便少量穿透胎盘深处然后返回的光线仍然足够大，可以进行高质量的测量。
“我们发送的光信号与超声波一样穿过相同的深层组织。然后，返回到表面探针的极少量光被用于准确评估组织性质，这只有通过非常稳定的激光器、光学器件和探测器才能实现，”Yodh说。“林必须克服许多障碍，才能将信噪比提高到我们信任数据的程度。”
值得注意的是，这篇论文还描述了一项初步研究的结果，24名妊娠晚期的孕妇在短时间内接受补充氧气，造成胎盘高氧。使用该设备，研究小组收集了胎盘在高氧前和高氧期间的含氧和脱氧血液浓度的测量结果;结果表明，该装置可用于胎盘功能的实时研究。这项研究还为血液流动和母体血管灌注不良之间的关系提供了新的见解血液流动进入胎盘受到阻碍。
“我们不仅要证明这一点氧含量但当我们分析临床结果和病理数据时，发现与胎盘正常的患者相比，母体血管灌注不良患者的含氧量并没有增加那么多。”施瓦茨说。“令人兴奋的是，我们不仅得到了一种比商业设备探测得更深的仪器，而且我们还获得了一个早期信号，即高氧实验可以区分健康的胎盘和患病的胎盘。”
虽然该设备仍在开发中，但研究人员目前正在改进他们的仪器，使其更加用户友好，并使其能够更快地收集数据。该团队目前还在进行更大规模的研究，包括最近的数据来自孕中期的病人，他们也对研究胎盘的不同区域感兴趣。“从仪器的角度来看，我们希望使操作更加用户友好，然后我们希望进行更多的操作临床研究谈到这项工作的未来，王说。“我们有很多有趣的想法。”
由于关于胎盘还有许多未解的临床问题，对于施瓦茨来说，这项工作最大的潜力在于提供了一种开始回答这些问题的方法。“由于无法直接研究胎盘，我们只能依靠非常间接的科学，”他说。“这是一个帮助我们研究怀孕的潜在生理学的工具，这样我们就可以更有战略地研究有助于支持良好妊娠结果的干预措施。”
