Pilot study of the capabilities of neural network data analysis in predicting placental disorders: A prospective study

Cover Page

Cite item

Full Text

Abstract

Background. Placental disorders underlie the development of a large number of pregnancy complications, such as growth retardation, fetal hypoxia and distress, preeclampsia, etc. Fetal hypoxia occurs in 10% of all pregnancies and is the cause of perinatal losses in 40% of cases. Uteroplacental hypoxia is associated with impaired placental formation in early pregnancy and its angiogenesis in later stages. Meanwhile, there are currently no technologies that can predict the development of placental disorders with a high degree of probability.

Aim. To evaluate the capabilities of neural network data analysis in predicting placental disorders.

Materials and methods. The prospective analysis of the features of the course of 99 pregnancies was conducted. Based on the results of the study, 2 groups were formed: the control group included 51 patients whose pregnancy was not complicated by the development of placental disorders, the main group included 48 patients whose pregnancy proceeded against the background of placental disorders.

Results. The technology for predicting placental disorders is implemented on the basis of the multilayer perceptron, the percentage of incorrect predictions during the training of which was 7.1%. The structure of the trained neural network included 8 input neurons, which were the parameters included in the Astraia protocol (height of the pregnant woman, coccygeal-parietal size, thickness of the collar space and heart rate of the fetus, pulsation index in the uterine arteries, the content of β-hCG and PAPP-A in the blood of the pregnant woman), as well as the volume of amniotic fluid.

Conclusion. An integrated approach based on neural network analysis of study parameters available for widespread clinical practice (Astraia protocol), as well as amniotic fluid volume, should be considered promising for predicting placental disorders due to its high information content (Se=0.87, Sp=0.98, ROC-AUC 0.921±0.04 [95% CI 0.843–0.998]; p<0.001). In our opinion, the use of this technology will be useful for identifying patients at risk in order to prevent the development of placental disorders and will reduce the incidence of adverse perinatal outcomes.

About the authors

Tatiana E. Belokrinitskaya

Chita State Medical Academy

Author for correspondence.
Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5447-4223

D. Sci. (Med.), Prof.

Russian Federation, Chita

Viktor A. Mudrov

Chita State Medical Academy

Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0000-0002-5961-5400

D. Sci. (Med.), Assoc. Prof.

Russian Federation, Chita

Elena S. Nabieva

Chita Clinical Hospital "RZhD-Medicine"

Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0009-0006-6259-5355

obstetrician-gynecologist

Russian Federation, Chita

Andrey S. Nadzhaf-Zade

Multidisciplinary Medical Center "Medlux"

Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0009-0004-1096-8995

ultrasound diagnostics doctor

Russian Federation, Chita

Antonina S. Zhykharieva

Zabaikal Regional Perinatal Center

Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0009-0001-4045-3691

Department Head

Russian Federation, Chita

Islom I. Dzhurabaev

Chita State Medical Academy

Email: tanbell24@mail.ru
ORCID iD: 0009-0005-7439-4166

Student

Russian Federation, Chita

References

  1. Клинические рекомендации. Недостаточный рост плода, требующий предоставления медицинской помощи матери (задержка роста плода). М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2022. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/722_1. Ссылка активна на 16.02.2025 [Clinical guidelines. Insufficient growth of the fetus requiring medical care for the mother (fetal growth restriction). Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2022. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/722_1. Accessed: 16.02.2025 (in Russian)].
  2. Клинические рекомендации. Признаки внутриутробной гипоксии плода, требующие предоставления медицинской помощи матери. М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2023. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/774_1. Ссылка активна на 16.02.2025 [Clinical guidelines. Signs of intrauterine fetal hypoxia requiring medical care for the mother. Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2023. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/774_1. Accessed: 16.02.2025 (in Russian)].
  3. Клинические рекомендации. Преэклампсия. Эклампсия. Отеки, протеинурия и гипертензивные расстройства во время беременности, в родах и послеродовом периоде. М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2024. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/view-cr/637_2. Ссылка активна на 16.02.2025 [Clinical guidelines. Preeclampsia. Eclampsia. Edema, proteinuria and hypertensive disorders during pregnancy, childbirth and the postpartum period. Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2024. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/view-cr/637_2. Accessed: 16.02.2025 (in Russian)].
  4. Клинические рекомендации. Аномалии объема амниотической жидкости (многоводие, маловодие). М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2024. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/820_1. Ссылка активна на 16.02.2025 [Clinical guidelines. Anomalies in the volume of amniotic fluid (polyhydramnios, oligohydramnios). Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2024. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/820_1. Accessed: 16.02.2025 (in Russian)].
  5. Zhao H, Wong RJ, Stevenson DK. The Impact of Hypoxia in Early Pregnancy on Placental Cells. Int J Mol Sci. 2021;22(18):9675. doi: 10.3390/ijms22189675
  6. Vento-Tormo R, Efremova M, Botting RA, et al. Single-cell reconstruction of the early maternal-fetal interface in humans. Nature. 2018;563(7731):347-53. doi: 10.1038/s41586-018-0698-6.
  7. Клинические рекомендации. Нормальная беременность. М.: Министерство здравоохранения Российской Федерации, 2023. Режим доступа: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/288_2. Ссылка активна на 16.02.2025 [Clinical guidelines. Normal pregnancy. Moscow: Ministry of Health of the Russian Federation, 2023. Available at: https://cr.minzdrav.gov.ru/preview-cr/288_2. Accessed: 16.02.2025 (in Russian)].
  8. Томаева К.Г. Прогнозирование плацентарной недостаточности у беременных с различными соматотипами. Журнал акушерства и женских болезней. 2020;69(4):23-8 [Tomayeva KG. Prediction of placental insufficiency in pregnant women with different somatotypes. Journal of Obstetrics and Women’s Diseases. 2020;69(4):23-8 (in Russian)]. doi: 10.17816/JOWD69423-28
  9. Yılmaz C, Melekoglu R, Ozdemir H, Yasar S. The role of different Doppler parameters in predicting adverse neonatal outcomes in fetuses with late – onset fetal growth restriction. Turk J Obstet Gynecol. 2023;20(2):86-96. doi: 10.4274/tjod.galenos.2023.87143
  10. Мерц Э. Ультразвуковая диагностика в акушерстве и гинекологии: в 2 т. 2-е изд. М.: МЕДпресс-информ, 2016. Т. 1. Акушерство. 2016; 720 с. [Merz E. Ultrasound diagnostics in obstetrics and gynecology: in 2 vol. 2nd ed. Moscow: MEDpress-inform, 2016. V. 1. Obstetrics. 2016; 720 p. (in Russian)].
  11. Or DY, Karmakar MK, Lam GC, et al. Multiplanar 3D ultrasound imaging to assess the anatomy of the upper airway and measure the subglottic and tracheal diameters in adults. Br J Radiol. 2013;86(1030):20130253. doi: 10.1259/bjr.20130253
  12. Lang TA, Altman DG. Statistical analyses and methods in the published literature: The SAMPL guidelines. Medical Writing. 2016;25(3):31-6. doi: 10.18243/eon/2016.9.7.4
  13. Peris M, Crompton K, Shepherd DA, Amor DJ. The association between human chorionic gonadotropin and adverse pregnancy outcomes: a systematic review and meta-analysis. Am J Obstet Gynecol. 2024;230:118-84. doi: 10.1016/j.ajog.2023.08.007
  14. Coto ML, Giguore Y, Forest JC, et al. First-Trimester PlGF and PAPP-A and the Risk of Placenta-Mediated Complications: PREDICTION Prospective Study. J Obstet Gynaecol Can. 2024;47(2):102732. doi: 10.1016/j.jogc.2024.102732
  15. Fruscalzo A, Cividino A, Rossetti E, et al. First trimester PAPP-A serum levels and long-term metabolic outcome of mothers and their offspring. Sci Rep. 2020;10(1):5131. doi: 10.1038/s41598-020-61830-5
  16. Dallasta A, Figueras F, Rizzo G, et al. Uterine artery Doppler in early labor and perinatal outcome in low-risk term pregnancy: prospective multicenter study. Ultrasound Obstet Gynecol. 2023;62(2):219-25. doi: 10.1002/uog.26199
  17. Tang HR, Zhang Y, Ru T, et al. Prospective cohort study of fetal nuchal translucency in first-trimester and pregnancy outcome. Zhonghua Fu Chan Ke Za Zhi. 2020;55(2):94-9. doi: 10.3760/cma.j.issn.0529-567X.2020.02.007
  18. Ковалев В.В., Цывьян П.Б., Ковалева Н.В. Патофизиологические механизмы расширения воротникового пространства. Акушерство и гинекология. 2011;7-2:4-8 [Kovalev VV, Tsyvyan PB, Kovaleva NV. Pathophysiological mechanisms of expansion of the collar space. Obstetrics and Gynecology. 2011;7-2:4-8 (in Russian)]. EDN: NYTOHJ

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
2. Fig. 1. The importance of research parameters (%) in the structure of a multilayer perceptron that allows predicting the development of placental disorders.

Download (81KB)
3. Fig. 2. The structure of a multilayer perceptron that allows predicting the development of placental disorders based on the assessment of the results of the 1st screening and the corresponding AF.

Download (257KB)
4. Fig. 3. ROC analysis of the information content of a multilayer perceptron in predicting placental disorders.

Download (103KB)

Copyright (c) 2025 Consilium Medicum

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-ShareAlike 4.0 International License.

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».