Via wiskundige modellen en machine-learning wist Sammali onderscheid te maken tussen gunstige en ongunstige baarmoederactiviteit bij niet-zwangere vrouwen en de uitkomst van IVF te voorspellen met een nauwkeurigheid van 94 procent. Haar resultaten kunnen in de toekomst wellicht gebruikt worden voor effectieve besluitvorming om zo uiteindelijk het slagingspercentage van IFV-behandelingen te verbeteren.

Het percentage stellen dat met onvruchtbaarheid te maken heeft, ligt wereldwijd op ruim 20 procent. Voor de meeste van deze stellen zijn medisch geassisteerde voorplantingstechnieken zoals in-vitro fertilisatie de enige hoop. Wereldwijd worden jaarlijks bijna 2,4 miljoen IVF-behandelingen uitgevoerd, maar daaruit worden slechts 500.000 baby’s geboren. Alleen al in Nederland mislukken ieder jaar ruim 12.000 IVF-behandelingen, wat ongeveer 60 miljoen euro aan kosten met zich meebrengt. Tot op heden zijn de precieze oorzaken van die mislukkingen onbekend en moeten vrouwen vaak meerdere onsuccesvolle behandelingen ondergaan met ingrijpende emotionele consequenties.

Samentrekkingen baarmoeder

Het is bekend dat samentrekkingen van de baarmoeder van invloed zijn op de uitkomst van IVF. Precieze interventies op samentrekkingen zijn mogelijk en kunnen het slagingspercentage verbeteren. Helaas worden deze interventies bemoeilijkt door een gebrek aan technieken om de samentrekkingen van de baarmoeder bij niet-zwangere vrouwen te meten en in kaart te brengen. Tot nu toe zijn de enige opties voor het kwantificeren van samentrekkingen van de baarmoeder ofwel invasief, bijvoorbeeld door intra-uteriene drukkatheters, ofwel indirect en schadelijk voor de vrouwen omdat er ioniserende straling voor nodig is.

Electrische en mechanische activiteit

Federica Sammali, promovenda in de Signal Processing groep onder leiding van professor Jan Bergmans, ontwikkelde nieuwe, non-invasieve manieren om de samentrekkingen van de baarmoeder te monitoren en de uitkomst van IFV te voorspellen. In een klinisch onderzoek in het Catharina Ziekenhuis in Eindhoven onder supervisie van professor Dick Schoot plaatste Sammali een netwerkje van elektrodes op de onderbuik van niet-zwangere vrouwen om zo de elektrische activiteit van de baarmoeder te meten. Uit de elektrische signalen die Sammali verzamelde, bleken verschillen in amplitude en frequentie-inhoud tussen de verschillende fasen van de menstruatiecyclus, wat wijst op het belang hiervan om de conditie van de baarmoeder vast te stellen.

Naast elektrische activiteit werd ultrasound technologie gebruikt om de mechanische activiteit van de baarmoeder te kwantificeren in termen van beweging en spanning. Het lukte Sammali om kleine bewegingen van de baarmoeder te isoleren van de grotere bewegingen opgewekt door de omliggende organen. Ze deed dit door gebruikmaking van een nieuwe set-up die gecontroleerd bewegingen opwekt bij een ex-vivo menselijke baarmoeder. Een tweede klinisch onderzoek in het Catharina Ziekenhuis bevestigde dat de methode het mogelijk maakt om onderscheid te maken tussen de verschillende fasen van de natuurlijke menstruatiecyclus bij gezonde vrouwen.

Verbeterde besluitvorming

Op basis van deze veelbelovende resultaten verrichtte Sammali een klinisch onderzoek aan het Universitair Ziekenhuis Gent, onder supervisie van professor Dick Schoot en prof. Frank Vandekerckhove. Vrouwen die een IVF-behandeling ondergingen werden gemonitord, en er werd onderzocht in welke mate het succes van IVF kon worden voorspeld. Het door Sammali ontwikkelde voorspellende model bleek in staat om met 94 procent zekerheid onderscheid te maken tussen gunstige en ongunstige baarmoederactiviteit.