Томские ученые помогли разработать новый метод неинвазивного наблюдения кровотока в глубоких сосудах

Томские ученые вместе с коллегами из других регионов и Великобритании разработали новый метод, позволяющий без инвазивного вмешательства улучшить визуализацию кровеносных сосудов, расположенных под кожей и другими тканями. С его помощью можно преодолевать ограничения традиционных технологий, обеспечивая независимую от глубины оценку кровотока с высокой точностью — до 96%, если речь идет о глубоких сосудах, сообщает пресс-служба ТГУ.

В основе метода — лазерная спекл-визуализация (ЛСВ), улучшенная с помощью фильтрации анализа главных компонент (АГК). В ходе лазерной спекл-визуализации изображение, полученное с помощью обратно рассеянного лазерного излучения (спекл), используется, чтобы отличить движущиеся объекты (красные кровяные тельца) от неподвижных объектов (окружающая биоткань). Это дает возможность визуализировать кровеносные микрососуды.

Традиционная ЛСВ хорошо работает для визуализации поверхностных сосудов и широко используется благодаря своей доступности и простоте. Но когда сосуды скрыты под слоями тканей, например, под эпидермисом или костной тканью черепа, снижается контрастность и разрешение «картинки», вплоть до затруднения обнаружения кровотока. Чтобы преодолеть эти ограничения, авторы исследования разделили спекл-паттерны на статические и динамические компоненты рассеянного лазерного света.

— С помощью нового подхода мы научились «фильтровать» сигналы, отделяя полезную информацию о кровотоке от статического фонового шума — биотканей, где кровоток отсутствует. Это повышает четкость изображения и позволяет точно оценить скорость кровотока даже в сложных условиях. При этом новый метод сохраняет все преимущества традиционной лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ): простоту, экономичность и отсутствие необходимости модифицировать оптические схемы, — цитирует пресс-служба профессора кафедры оптики и биофотоники СГУ и главного научного сотрудника лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения ТГУ, доктора физико-математических наук Элину Генину.

Метод был протестирован и на оптических фантомах, имитирующих биологические ткани, и на живых лабораторных мышах. Тесты показали, что четкость изображений сосудов по сравнению с традиционными подходами значительно улучшилась. Эти результаты подтверждают надежность и потенциал метода для клинического использования.

— Наша научная группа планирует дальнейшие исследования, чтобы адаптировать технологию для оценки изменений микроциркуляции крови при развитии сахарного диабета, визуализации мозгового кровотока и сосудов опухоли. В перспективе этот метод может лечь в основу новых медицинских приборов, которые позволят врачам получать четкие изображения сосудов без инвазивных вмешательств. Такой прорыв в лазерной биомедицинской визуализации может сделать диагностику более доступной и точной, улучшая качество медицинской помощи во всем мире, — отмечает Элина Генина.

Метод разработали ученые лаборатории лазерного молекулярного имиджинга и машинного обучения Томского государственного университета, Института физики Саратовского государственного университета, Научно-медицинского центра Саратовского государственного университета, Института бионических технологий и инжиниринга Первого Московского государственного медицинского университета им. И.М. Сеченова, Института биомедицинских систем Национального исследовательского университета «МИЭТ» (Зеленоград, Москва), Института клинической медицины им. Н.В. Склифосовского и Научно-исследовательского института нейрохирургии им. Н.Н. Бурденко (Москва), Института исследований материалов Астона и факультета инженерии и прикладных наук Университета Астона (Бирмингем, Великобритания).

Подписывайтесь на наш телеграм-канал «Томский Обзор».