胎盘是孕妇怀孕期间最重要的器官之一。如果胎盘功能不正常，后果可能十分严重：儿童可能出现生长发育迟缓和神经系统疾病，而其母亲罹患子痫前期等血液疾病的风险也会增加，这些疾病可能损害肾脏和肝脏功能。
遗憾的是，由于影像学检查能够提供的信息有限，评估胎盘健康状况十分困难。传统超声检查成本低廉、便于携带且操作简便，但往往无法获取足够的细节。这促使研究人员探索磁共振成像（MRI）的潜力。然而，即便使用MRI，子宫的弯曲表面仍使图像难以解读。
这一难题引起了麻省理工学院计算机科学与人工智能实验室（CSAIL）一个研究团队的关注，他们思考能否借助某些巧妙的几何方法将胎盘褶皱的形态展平。
该团队下个月将发表一篇论文，证明这一设想是可行的。他们的新算法能够展开MRI扫描图像，从而更清晰地呈现该器官。例如，他们的图像能更清楚地显示“胎叶”，即允许母体与发育中的胎儿或胎儿们进行营养物质交换的圆形结构。能够观察到此类结构，或可使医生在孕期更早阶段就诊断和治疗胎盘问题。
“我们的思路是在胎盘仍处于体内时展开其图像，使其与医生分娩后习惯看到的形态相似，”麻省理工学院博士生Mazdak Abulnaga说道。他是这篇新论文的第一作者，论文同时由麻省理工学院教授Justin Solomon和Polina Golland共同完成。“虽然这仅仅是第一步，但我们认为，此类方法有潜力成为放射科医生的标准成像手段。”
Golland表示，该算法还可用于临床研究，以发现与胎盘健康状况不佳相关的特定生物标志物。此类研究有助于放射科医生节省时间，并更准确地定位问题区域，而无需逐一查看胎盘的诸多不同切片。
俄勒冈健康与科学大学副教授Chris Kroenke表示，该项目为胎盘健康监测开辟了许多新的可能性。
“胎叶形态形成的生物学过程尚未完全被理解，也不清楚同一人群是否应预期存在标准模式，”未参与该论文的Kroenke说道，“这项工作所提供的工具必将有助于研究人员在未来解答这些问题。”
Abulnaga、Solomon和Golland与CSAIL前博士后研究员Mikhail Bessmeltsev及其合作者Esra Abaci Turk和P. Ellen Grant共同撰写了这篇论文。上述合作者来自波士顿儿童医院（BCH）。Grant是BCH的胎儿-新生儿神经影像与发育科学中心主任，同时也是哈佛医学院放射学和儿科学教授。该团队还与马萨诸塞州综合医院（MGH）的合作者以及麻省理工学院教授Elfar Adalsteinsson密切合作。
该论文将于10月14日在中国深圳举行的国际医学图像计算与计算机辅助干预会议上发表。
该团队的算法首先将胎盘的形态细分为数千个微小的棱锥体，即四面体，以此构建模型。这种表示方式便于计算机高效地执行操作，从而对形态进行处理。随后，算法将这些棱锥体排列成一个模板，该模板类似于胎盘离体后所呈现的展平形态。（算法的具体做法实质上是移动胎盘表面棱锥体的顶点，使其与模板的两个平行平面相匹配，其余部分则填充至新的形态中。）
该模型需要在棱锥体与模板形态的匹配程度以及尽量减少形变量之间进行权衡。该团队的实验表明，该系统最终能够达到小于一个体素（即三维像素）尺度的精度。
该项目并非首个旨在通过实际处理医学图像来改进医学成像的项目。近期已有研究致力于展开肋骨扫描图像，研究人员也多年来一直致力于开发展平大脑皮层图像的方法，以便更好地观察脑沟之间的区域。
与此同时，涉及子宫的研究则要新得多。此前的方法针对该问题，主要侧重于分别展平胎盘的不同层。该团队表示，他们认为新的体积法结果更具一致性、形变更少，因为它能够一次性映射整个三维胎盘，从而使其更贴近物理展开过程。
“该团队的工作提供了一种非常精妙的工具，以解决胎盘形状不规则而难以成像的问题，”Kroenke说道。
作为下一步工作，该团队希望与MGH和BCH合作，直接对比子宫内图像与同一胎盘分娩后的图像。由于胎盘在分娩过程中会流失液体并改变形状，因此这需要使用MGH和BCH设计的一种专用腔室，研究人员可在分娩后立即将胎盘放入其中。
该项目的源代码可在github上获取。该研究工作部分得到了美国国家儿童健康与人类发展研究所、美国国家生物医学成像与生物工程研究所、美国国家科学基金会、美国空军以及加拿大自然科学与工程研究理事会的资助。
