Erstes mathematisches 3D-Modell für Gebärmutterkontraktionen erstellt

Arye Nehorai, Eugene und Martha Lohman, Professorin für Elektrotechnik und Lehrstuhl für Elektrotechnik und Systemtechnik an der School of Engineering & Applied Science, und sein Team haben das erste dreidimensionale mathematische Modell für die Elektrophysiologie einer Frau entwickelt Kontraktionen, wenn sie von einer einzelnen Zelle bis zum Myometrium oder Uterusgewebe in den Uterus reichen. Die Ergebnisse ihrer Forschung wurden kürzlich in der Zeitschrift veröffentlicht PLoS EIN.

"Wir wissen, dass die Zelle die elektrische Aktivität startet, aber es ist nichts über die Positionen oder Zahlen bekannt oder wie sie an verschiedenen Stellen im Uterus interagieren", sagte Nehorai. "Außerdem kennen wir die Richtungen der Fasern im Myometrium noch nicht, was wichtig ist, da sich die Elektrizität entlang der Muskelfasern ausbreitet und diese Richtung bei Frauen variiert."

Mit einem speziellen Instrument an der Universität von Arkansas brachten die Forscher Sensoren am Bauch von 25 schwangeren Frauen an. Das Instrument verfügt über 151 Magnetometer, die die Stärke des Magnetfelds im Unterleib infolge der elektrischen Aktivität aufgrund einer Kontraktion messen. Aus diesen Messungen erstellte das Team ein mathematisches Modell, das die elektrische Aktivität in der Gebärmutter während einer Kontraktion präzise nachbildete.

Als nächstes plant das Team, Daten zu verwenden, die mit vorzeitiger und vorübergehender Arbeit verbunden sind, um zu bestimmen, welche Parameter zwischen vorzeitiger und vorübergehender Arbeit vorhergesagt werden können, sagte Nehorai. Außerdem nehmen sie die Messungen von der Maschine und schätzen die elektrische Aktivität sowie die Position, Anzahl und Verteilung der elektrischen Quellen in der Gebärmutter.

"Unser oberstes Ziel ist es, dies mit Geburtshelfern und Gynäkologen zu teilen, damit sie Messungen vornehmen und eine Prognose darüber abgeben können, ob eine Frau vorzeitig oder befristet arbeiten wird", sagte Nehorai. "Durch die Erstellung eines realistischen, mehrskaligen Vorwärtsmodells der Uteruskontraktionen können wir die Daten von Magnetomyographiemessungen besser interpretieren und damit die Vorhersage von Frühgeburten beleuchten."