ВЫЧИСЛИТЕЛЬНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ В ПЕРИНАТОЛОГИИ
Изучение осложнений гестационного процесса сегодня в значительной мере опирается на методы вычислительного моделирования, которые предоставляют возможность анализа динамического взаимодействия различных факторов, влияющих на развитие плацентарной дисфункции. В последние десятилетия наблюдается значительный прогресс в этой области, который обусловлен, в частности, применением вычислительных методов для оценки состояния сосудистой системы в контексте беременности. Новые подходы к визуализации процессов, происходящих в организме плода, существенно расширяют наши возможности в создании многомасштабных моделей, включающих в себя как матку и плаценту, так и организмы матери и плода в целом. Многомасштабность таких моделей предоставляет новые перспективы для понимания патологических процессов, происходящих во время беременности, а также определяет те области, где различные научные дисциплины могут объединиться с помощью вычислительных подходов.
Один из важных вкладов вычислительного моделирования в изучение осложнений гестационного процесса состоит в интерпретации клинических данных допплерометрии, полученных при анализе кровотока в системе мать-плацента-плод на различных уровнях. Большинство математических моделей, связанных с кровотоком в маточной артерии, основаны на теории передачи волн, представляющей сосуды как пару резисторов и аналогично генерирующей "волны", как в контуре переменного электрического тока. Это позволяет нам трактовать модели в контексте кровотока через различные сети кровеносных сосудов.
Первоначальные вычислительные модели, разработанные в последние десятилетия прошлого века, показали первые существенные структурные изменения в спиральных артериях. Эти изменения, сопровождаемые повышением сопротивления в нисходящих потоках в маточных артериях и порождением высоких пульсовых индексов и выемки, были рассмотрены исследователями как характеристика патологических процессов, связанных с неадекватной перестройкой спиральных артерий. Однако ранние математические модели упрощали анатомию маточного кровотока, объединяя все его компоненты в единый импеданс, что не отражало всей сложности васкулярной анатомии матки.
С учетом идеи о необходимости учета точной анатомии кровеносных сосудов матки в математических моделях кровотока, исследователи отказались от теории передачи волн и предложили применение линейного уравнения Навье-Стокса для прогнозирования формы допплерометрических волн. Этот подход позволил учесть анатомические особенности маточного кровотока и показать, что высокая резистентность спиральных артерий не является первопричиной изменений в допплерометрических волнах. Кроме того, возникли идеи о том, что патологически измененные допплерометрические волны кровотока маточной артерии скорее всего связаны с плохой адаптацией других маточных сосудов, имеющих повышенный мышечный тонус по сравнению с нормальными сосудами. Это акцент на анатомических деталях привел к созданию одной из самых полных математических моделей сети сосудов матки, включающей все возможные структуры и артериовенозные анастомозы.
До завершения второго триместра беременности плацента продолжает свой рост, формируя новые ворсины, что приводит к увеличению ее общего объема и поверхности, что в свою очередь повышает ее потенциал для обмена веществ. В это же время кровеносные сосуды внутри ворсинок развиваются поэтапно. В течение первых 7 недель беременности происходит васкулогенез, при котором из примитивных эндотелиальных трубок, находящихся внутри существующих ворсинчатых структур, формируются новые сосуды. Эта васкулярная сеть постепенно расширяется благодаря разветвленному ангиогенезу, который доминирует с 6 до 24 недель беременности. В плаценте при СОРП наблюдаются заметные различия между ворсинчатой и васкулярной архитектурой: она обычно меньше по размерам, с редукцией ветвления ворсинок, снижением их плотности, а также уменьшением ветвления крупных хориальных сосудов и капиллярных петель в терминальных ворсинах. Эти анатомические изменения сопровождаются снижением обменного потенциала.
Сердечная функция плода, по всеобщему и очевидному мнению, является чувствительным индикатором различных патологических процессов, включая СОРП, когда сердечная мышца плода подвергается серьезным морфологическим и функциональным изменениям. Исследования показали, что развитие сердца плода может значительно зависеть от патологических процессов, которые повышают плацентарное сопротивление, и, наоборот, плацента может подвергаться серьезным изменениям при наличии сердечной патологии у плода.
Последние исследования также подтвердили, что для наилучшей интерпретации допплерометрических волн сосудов матки и понимания патофизиологии гестационных осложнений необходимо обращать внимание не только на спиральные артерии, но и на всю сосудистую систему. Кроме того, при математическом моделировании маточно-плацентарной гемодинамики важно учитывать, что кровоток в этой системе является частью общего кровотока беременной женщины.
Среди широко используемых маркеров здоровья фето-плацентарной системы включаются допплерометрические показатели пупочной артерии. Как и в случае с маточной артерией, исследование кровотока в пупочной артерии может предоставить нам косвенные данные о степени сосудистого сопротивления в плаценте.
Однако до сих пор остается неразрешенной проблема функционального взаимодействия различных компонентов плацентарного кровообращения при различных степенях его нарушения.
Весь текст будет доступен после покупки
