L’Université Carnegie Mellon dirige une équipe multiuniversitaire bénéficiaire d'une subvention pouvant atteindre 39,3 millions de dollars de l'Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H) afin de développer un système de monitoring portable permettant de mieux identifier la détresse fœtale et ses causes, facilitant ainsi un accouchement plus sûr pour les mères et les bébés. Ce système, appelé OMEGA pour Optical, Mechanical, and Electrical Global Assessment of Fetal Hypoxia (évaluation globale optique, mécanique et électrique de l'hypoxie fœtale), vise à remplacer la technologie de monitoring du rythme cardiaque fœtal, indirecte et peu fiable, utilisée depuis 50 ans, par une évaluation unifiée et en temps réel de l’apport en oxygène et de la capacité d’adaptation du fœtus. Ce projet s'inscrit dans le cadre du programme de l'ARPA-H, Making Obstetric Care Smart (rendre la prise en charge des soins obstétriques intelligents), dirigé par Kate Arnold, M.D. et titulaire d'un MBA.
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Carnegie Mellon University is leading a multi-university team that has secured an award of up to $39.3 million from the Advanced Research Projects Agency for Health (ARPA-H) to develop a wearable monitoring system to better identify fetal distress and its cause, enabling a safer labor and delivery experience for mothers and babies.
Les pratiques de soins visant à déterminer si un bébé est en détresse fœtale pendant le travail et l'accouchement, à savoir le monitoring des contractions et du rythme cardiaque fœtal, restent globalement inchangées depuis les années 1970. Si les variations du rythme cardiaque fœtal peuvent révéler d'éventuels problèmes, elles ne fournissent pas d'informations critiques, notamment sur l'oxygénation du fœtus. Aux États-Unis, les césariennes représentent environ un tiers des naissances, pratiquées souvent par crainte d'une détresse fœtale. Faute d'informations directes sur l'oxygénation, les décisions cliniques pendant le travail reposent souvent sur des données incomplètes.
« Lorsqu’on soupçonne une hypoxie fœtale, les équipes soignantes peuvent être amenées à intervenir rapidement sans en connaître la cause sous-jacente », explique Jana Kainerstorfer, professeure en génie biomédical à l’université Carnegie Mellon et chercheuse principale du projet OMEGA. « La capacité de mesurer directement un manque d’oxygène chez le fœtus et d’en identifier la cause aura des implications majeures pour la prise en charge des soins obstétricaux, en permettant des accouchements plus sûrs pour toutes les femmes. »
Pour identifier les causes de l'hypoxie fœtale pendant le travail, OMEGA analyse le système dans son ensemble, et non plus le fœtus de manière isolée. OMEGA intégrera plusieurs capteurs non invasifs qui vont mesurer les facteurs contribuant à cette hypoxie provenant de la mère, du placenta, de l'utérus et du fœtus. Cette approche systémique, fondée sur les mécanismes mentionnés, est en phase avec la complexité de la physiologie materno-fœtale. Les cliniciens peuvent ainsi comprendre non seulement si le fœtus est en détresse, mais aussi en déterminer la raison.
Malgré la nouveauté de cette application, ces travaux s'inscrivent pleinement dans les recherches plus vastes de Jana Kainerstorfer en optique biomédicale, qui portent sur des méthodes non invasives permettant de mesurer l'oxygénation et le flux sanguin en profondeur dans les tissus. Son laboratoire a développé précédemment des approches optiques pour le monitoring de la physiologie cérébrale et de la santé fœtale.
« Ce qui m’intéresse fondamentalement, c’est la façon dont l’oxygène, ou son absence, affectent le cerveau à tous les stades de la vie », a conclu Jana Kainerstorfer. « D’un point de vue technologique, la question reste la même : comment mesurer directement la physiologie au cœur de tissus inaccessibles ? Le monitoring fœtal standard n’a pas véritablement évolué depuis des décennies. Si nous parvenons à fournir aux médecins de meilleures informations sur l’oxygénation fœtale, ce serait une avancée significative pour la prise en charge de la mère et du fœtus. »
L’équipe du projet OMEGA est codirigée par Tiffany Ko, docteure en sciences, chercheuse au Centre des sciences de la réanimation de l’Hôpital pour enfants de Philadelphie (CHOP). Cete équipe regroupe neuf institutions partenaires, dont l’Hôpital UPMC Magee-Womens, l’Université de Pittsburgh, l’Université de Notre Dame, l’Université Washington de Saint-Louis, l’Université de Pennsylvanie, l’Institut des sciences photoniques de Barcelone (Espagne) et l’Institut national Tyndall de Cork (Irlande).
« Ce projet est l'occasion de réduire l'écart entre les besoins des médecins (des données fiables et en temps réel) et les capacités de monitoring actuelles », a déclaré Tiffany Ko. « Notre équipe privilégie des méthodes rigoureuses, interprétables et adaptées aux réalités de la salle d'accouchement. Nous sommes convaincus que ces travaux peuvent améliorer directement les résultats pour les mères et les bébés, et l'engagement du CHOP envers les enfants et les familles donne, à nos yeux, tout son sens à cette mission. »
Les États-Unis affichent le taux de morbidité et de mortalité maternelles et infantiles le plus élevé de tous les pays riches, malgré des dépenses par habitant plus importantes en matière de soins maternels. L'Organisation mondiale de la santé indique qu'un taux de césariennes supérieur à 15 % ne réduit pas la mortalité. Si son efficacité est prouvée, l'approche innovante d'OMEGA pourrait réduire le taux de césariennes aux États-Unis, améliorer la santé maternelle et fœtale et permettre d'économiser des millions de dollars en soins de santé et en frais de contentieux hospitaliers.
« La grossesse est un processus physiologique naturel et, d'un point de vue médical, elle représente également un facteur de stress important pour la mère et le fœtus », a déclaré le Dr Hyagriv Simhan, gynécologue-obstétricien, vice-président exécutif des services d'obstétrique de l'hôpital UPMC Magee-Womens et professeur de gynécologie-obstétrique et de chirurgie réparatrice à l'Université de Pittsburgh. « Pendant l'accouchement, les médecins doivent souvent prendre des décisions difficiles malgré des données incomplètes et peu fiables. Ce partenariat avec l'Université Carnegie Mellon et d'autres institutions à travers le monde sur le projet OMEGA constitue une avancée prometteuse vers des technologies et des connaissances en intelligence artificielle qui vont révolutionner la salle de travail et l'accouchement et faciliter une grossesse plus sûre pour les mères et les bébés. »
À propos du College of Engineering : le College of Engineering de l'Université Carnegie Mellon est une école d'ingénieurs de premier plan, reconnue pour son engagement délibéré en faveur de la collaboration interdisciplinaire en recherche. Elle est réputée pour ses travaux sur des problématiques à la fois scientifiques et pratiques. Notre culture du « maker » est au cœur de toutes nos activités, favorisant ainsi des approches innovantes et des résultats transformateurs. Notre corps enseignant de renom se spécialise dans la gestion de l'innovation et de l'ingénierie afin de produire des résultats transformateurs capables de stimuler la vitalité intellectuelle et économique de notre communauté, de notre pays et du monde. Ce projet bénéficie du soutien de l'Engineering Research Accelerator.
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