De medische informatie die uit het onderzoeken van de placenta, direct na een geboorte, gewonnen kan worden, is heel waardevol. Om dit onderzoek beter te laten verlopen, hebben onderzoekers een AI-tool ontwikkeld waarmee de placenta sneller kan worden geanalyseerd en eventuele neonatale en maternale problemen beter kunnen worden gediagnosticeerd.
De AI-tool maakt onderdeel uit van PlacentaVision, een computerprogramma waarmee aan de hand van een foto ervan, de placenta kan worden geanalyseerd en onderzocht op afwijkingen zoals infecties of neonatale sepsis, een aandoening die wereldwijd miljoenen pasgeborenen treft. Het onderzoek, uitgevoerd door wetenschappers van Northwestern Medicine en Penn State, is onlangs gepubliceerd in Patterns.
Ontwikkeling AI-tool
Voor de ontwikkeling van de AI-tool maakte de onderzoekers gebruik van cross-modaal contrastief leren. Dit is een AI-methode voor het afstemmen en begrijpen van relaties tussen verschillende soorten gegevens - in dit geval visueel (afbeeldingen) en tekstueel (pathologische rapporten). Hiermee werd het computerprogramma vervolgens geleerd hoe foto's van placenta's geanalyseerd moeten worden.
Daarvoor werd een grote, diverse dataset van placentabeelden en pathologische rapporten over een periode van 12 jaar verzameld die vervolgens door de onderzoekers bestudeerd werden om te kunnen bepalen hoe deze beelden gerelateerd waren aan gezondheidsresultaten. Met die kennis werd een model gebouwd dat voorspellingen kon doen op basis van nieuwe beelden. Het team ontwikkelde ook verschillende beeldveranderingsstrategieën om verschillende omstandigheden bij het maken van foto's te simuleren, zodat de veerkracht van het model goed geëvalueerd kan worden.
Machine learning model
Daaruit ontstond PlacentaCLIP+, een robuust machine-learning model dat foto's van placenta's kan analyseren om met hoge nauwkeurigheid gezondheidsrisico's op te sporen. Het werd internationaal gevalideerd om consistente prestaties bij verschillende bevolkingsgroepen te bevestigen. Volgens de onderzoekers is PlacentaVision ontworpen voor eenvoudig gebruik, mogelijk via een smartphone-app of geïntegreerd in software voor medische dossiers, zodat artsen na de bevalling snel antwoorden kunnen krijgen.
“Onze volgende stap is het ontwikkelen van een gebruiksvriendelijke mobiele app die gebruikt kan worden door medisch personeel - met minimale training - in klinieken of ziekenhuizen met weinig middelen. De gebruiksvriendelijke app zou artsen en verpleegkundigen in staat stellen om placenta's te fotograferen en direct feedback te krijgen en de zorg te verbeteren”, aldus zegt Yimu Pan, een promovendus in het informatica programma van het College of Information Sciences and Technology (IST) en hoofdauteur van het onderzoek.
Placenta onderzoek
De placenta speelt een vitale rol in de gezondheid van zowel de zwangere als de baby tijdens de zwangerschap, maar wordt vaak niet grondig onderzocht bij de geboorte, vooral in gebieden met beperkte medische middelen. Wanneer infecties of andere aandoeningen die door het onderzoeken van de placenta met tools zoals het nu ontwikkelde AI-gedreven PlacentaVision, eerder ontdekt kunnen worden, stelt dit artsen in staat om snel actie te ondernemen. Denk aan het toedienen van antibiotica aan de moeder of baby en het nauwlettend monitoren van de pasgeborene op tekenen van infectie.
“Wanneer de neonatale intensive care een ziek kind behandelt, kunnen zelfs een paar minuten een verschil maken in de medische besluitvorming. Met een diagnose op basis van deze foto's kunnen we dagen eerder een antwoord krijgen dan in ons normale proces”, vertelt Dr. Jeffery Goldstein, directeur van perinatale pathologie en universitair hoofddocent pathologie aan de Northwestern University Feinberg School of Medicine.
Ook in Nederland wordt onderzoek gedaan naar placenta onderzoek. In 2023 promoveerde dr. Michelle Broekhuizen op dit onderwerp. In het Placenta Lab van het Erasmus MC, dat een apparaat heeft waarmee de placenta na de geboorte nog 4 uur in leven kan worden gehouden, onderzocht Broekhuizen honderden placenta's van zowel gezonde als moeders met aandoeningen als pre-eclampsie, hoge bloeddruk of zwangerschapsdiabetes.
