Studio e validazione di un modello di circolazione fetoplacentare
Autore
Roberto Barbon - Politecnico di Milano - [1991-92]
Documenti
Abstract
Obiettivo di questo lavoro è stato lo studio della circolazione feto-placentare attraverso l'analisi di un modello matematico costruito sulla base di attuali conoscenze e di nuovi studi dei vasi placentari. Un punto di interesse è costituito dalla possibilità di utilizzare il modello per effettuare esami in grado di rilevare precocemente alcune patologie della gravidanza.
Lo studio si è avvalso di una sperimentazione che ha contribuito a verificare ipotesi di funzionamento della placenta proponendo metodi innovativi di misurazione della caratteristiche vascolari. La sperimentazione è stata sviluppata in due anni durante circa 50 sedute di prova presso l’Ospedale S. Paolo di Milano.
La placenta veniva collegata ad un dispositivo in grado di simulare le condizioni fisiologiche. Il circuito ha permesso di attuare una perfusione controllata, impiegando come fluido di perfusione sangue bovino.
Gli esperimenti hanno garantito la perfusione del letto placentare mediamente per 15 minuti. Le portate d'ingresso erano comprese tra 100 e 220 cc/min, con pressione fisiologica.
La principale difficoltà incontrata nasce dal tentativo di alimentare le arterie ombelicali con portate fisiologiche, poiché si generano pressioni elevate a causa di uno stato di generale vasocostrizione. Il fenomeno è stato riscontrato da tutti gli altri ricercatori che si sono occupati di perfusione placentare in vitro, i quali non hanno potuto raggiungere i nostri valori di portata, neppure utilizzando soluzione fisiologica.
Si è anche evidenziata una notevole reattività della placenta all’anidride carbonica. Inoltre si è riscontrato e quantificato un trasudamento di siero, dimostrato dal progressivo aumento dell'ematocrito.
Il circuito è stato successivamente impiegato per esperimenti svolti usando una soluzione di formaldeide e glutaraldeide. La perfusione con tale fluido è stata protratta mediamente per 23 minuti, con una portata di 100-250 cc/min, rilevando una pressione arteriosa sempre inferiore a 120 mmHg.
L'analisi al microscopio delle placente ha confermato la qualità della perfusione, ed ha reso possibile una misurazione dei calibri dei vasi placentari in pressione.
I valori riscontrati, per i primi ordini di vasi, risultano in contrasto con quelli riportati in letteratura. Il dispositivo messo a punto si propone dunque come ausilio per uno studio morfometrico e anatomico della rete vascolare placentare.
Il modello, realizzato attraverso un circuito elettrico equivalente, è stato impiegato per studiare dapprima l’emodinamica nella situazione fisiologica e quindi in situazioni patologiche, corrispondenti a infarti placentari. I grafici ottenuti, relativi alle portate in arterie ombelicali ed in aorta, in condizione fisiologica, coincidono con le flussimetrie esistenti.
I grafici delle situazioni patologiche evidenziano analogie con i dati clinici (variazioni delle forme d'onda e degli indici adimensionali a fronte di infarti di percentuali note del parenchima). In particolare, all'aumentare del grado di patologia, non si è osservata la diminuzione di pulsatilità della portata nelle arterie ombelicali evidenziata da modelli precedenti, ma la forma dell'onda rimane pressoché invariata, e la diminuzione della portata istantanea a fine diastole avviene più velocemente della corrispondente diminuzione della portata media, coerentemente con i dati clinici.
Le variazioni nei parametri PI, A/B e RI sono molto deboli in caso di situazioni patologiche lievi, e un loro scostamento significativo dai valori fisiologici avviene in caso di patologie già compromettenti l'organo.
E' stata invece riscontrata una interessante variazione tra il segnale ECG e parametri del flusso del sangue nelle arterie ombelicali. L'andamento di tale variazione è lineare, ed assume valori apprezzabili già con occlusione lieve dei vasi, prima che si verifichino variazioni analoghe nelle caratteristiche delle curve di portata.
Il fenomeno ancora non è stato osservato in ambito clinico, ma risulta controllabile con i mezzi attuali, e fornisce la possibilità di realizzare una nuova apparecchiatura diagnostica, in grado di evidenziare l'instaurarsi di patologie a carico del letto vascolare placentare con notevole anticipo.
Lo studio si è avvalso di una sperimentazione che ha contribuito a verificare ipotesi di funzionamento della placenta proponendo metodi innovativi di misurazione della caratteristiche vascolari. La sperimentazione è stata sviluppata in due anni durante circa 50 sedute di prova presso l’Ospedale S. Paolo di Milano.
La placenta veniva collegata ad un dispositivo in grado di simulare le condizioni fisiologiche. Il circuito ha permesso di attuare una perfusione controllata, impiegando come fluido di perfusione sangue bovino.
Gli esperimenti hanno garantito la perfusione del letto placentare mediamente per 15 minuti. Le portate d'ingresso erano comprese tra 100 e 220 cc/min, con pressione fisiologica.
La principale difficoltà incontrata nasce dal tentativo di alimentare le arterie ombelicali con portate fisiologiche, poiché si generano pressioni elevate a causa di uno stato di generale vasocostrizione. Il fenomeno è stato riscontrato da tutti gli altri ricercatori che si sono occupati di perfusione placentare in vitro, i quali non hanno potuto raggiungere i nostri valori di portata, neppure utilizzando soluzione fisiologica.
Si è anche evidenziata una notevole reattività della placenta all’anidride carbonica. Inoltre si è riscontrato e quantificato un trasudamento di siero, dimostrato dal progressivo aumento dell'ematocrito.
Il circuito è stato successivamente impiegato per esperimenti svolti usando una soluzione di formaldeide e glutaraldeide. La perfusione con tale fluido è stata protratta mediamente per 23 minuti, con una portata di 100-250 cc/min, rilevando una pressione arteriosa sempre inferiore a 120 mmHg.
L'analisi al microscopio delle placente ha confermato la qualità della perfusione, ed ha reso possibile una misurazione dei calibri dei vasi placentari in pressione.
I valori riscontrati, per i primi ordini di vasi, risultano in contrasto con quelli riportati in letteratura. Il dispositivo messo a punto si propone dunque come ausilio per uno studio morfometrico e anatomico della rete vascolare placentare.
Il modello, realizzato attraverso un circuito elettrico equivalente, è stato impiegato per studiare dapprima l’emodinamica nella situazione fisiologica e quindi in situazioni patologiche, corrispondenti a infarti placentari. I grafici ottenuti, relativi alle portate in arterie ombelicali ed in aorta, in condizione fisiologica, coincidono con le flussimetrie esistenti.
I grafici delle situazioni patologiche evidenziano analogie con i dati clinici (variazioni delle forme d'onda e degli indici adimensionali a fronte di infarti di percentuali note del parenchima). In particolare, all'aumentare del grado di patologia, non si è osservata la diminuzione di pulsatilità della portata nelle arterie ombelicali evidenziata da modelli precedenti, ma la forma dell'onda rimane pressoché invariata, e la diminuzione della portata istantanea a fine diastole avviene più velocemente della corrispondente diminuzione della portata media, coerentemente con i dati clinici.
Le variazioni nei parametri PI, A/B e RI sono molto deboli in caso di situazioni patologiche lievi, e un loro scostamento significativo dai valori fisiologici avviene in caso di patologie già compromettenti l'organo.
E' stata invece riscontrata una interessante variazione tra il segnale ECG e parametri del flusso del sangue nelle arterie ombelicali. L'andamento di tale variazione è lineare, ed assume valori apprezzabili già con occlusione lieve dei vasi, prima che si verifichino variazioni analoghe nelle caratteristiche delle curve di portata.
Il fenomeno ancora non è stato osservato in ambito clinico, ma risulta controllabile con i mezzi attuali, e fornisce la possibilità di realizzare una nuova apparecchiatura diagnostica, in grado di evidenziare l'instaurarsi di patologie a carico del letto vascolare placentare con notevole anticipo.
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