Ученые разработали новый подход для анализа интенсивности сосудистого кровотока мозга и механизмов его регуляции

Исследователи из Орловского государственного университета (ОГУ) имени И. С. Тургенева представили новый алгоритм обработки данных, полученных с помощью метода лазерной спекл-контрастной визуализации. Этот метод используется для детального анализа микроциркуляции в сосудах головного мозга, позволяя эффективно фиксировать изменения кровотока. Предложенный алгоритм позволит детально анализировать физиологические механизмы регуляции кровотока, в том числе при различных патологических состояниях. Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в журнале Biomedical Signal Processing and Control. О нем сообщает пресс-релиз Министерства высшего образования и науки.

В основе метода лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ) – анализ интерференционных спекл-картин, образующихся на поверхности биологического объекта в результате рассеяния лазерного излучения. При исследовании микроциркуляции выбирают длины волн красного и инфракрасного спектральных диапазонов, так как они обеспечивают достаточную глубину зондирования биоткани для регистрации движения эритроцитов и мониторинга изменений кровотока. Метод ЛСКВ специалисты называют сравнительно простым и перспективным для исследования морфологических и функциональных изменений кровотока в биологических тканях in vivo. По словам ученых, преимущество метода заключается в возможности визуализации всей области исследования с высоким пространственным и временным разрешением.

«Ранее существующие алгоритмы в лазерной спекл-контрастной визуализации позволяли анализировать относительные изменения кровотока. Предложенный нами подход на основе спектральной обработки сигналов позволяет проводить картирование осцилляций кровотока. Это, в свою очередь, предоставляет информацию не только об интенсивности кровотока, но и о механизмах его регуляции, связанных с сердечной, дыхательной, миогенной и иной активностью в организме», – рассказал Виктор Дрёмин, старший научный сотрудник Научно-технологического центра (НТЦ) биомедицинской фотоники ОГУ имени И. С. Тургенева.

Для апробации нового алгоритма обработки данных были проведены исследования церебральной микроциркуляции лабораторного животного. По результатам эксперимента была показана возможность качественной визуализации микрососудов головного мозга, а также представлен частотный анализ зарегистрированных сигналов. Далее на основе проведенного частотного анализа данных исследователи продемонстрировали пространственное распределение осцилляций кровотока, ответственных за регуляцию микроциркуляции различными физиологическими механизмами.

Предложенный новый метод обработки и представления данных ЛСКВ может сыграть большую роль как в фундаментальной медицине для уточнения физиологических механизмов регуляции кровообращения, так и в клинической практике для разработки новых диагностических параметров, применимых в диагностике и лечении заболеваний нервной и микроциркуляторной систем. Также разработанный подход может быть полезен для изучения изменений периферического кровотока под воздействием различных факторов (нагрева, лазерного излучения) или при патологических состояниях организма, например, при сахарном диабете, когда происходят макро- и микрососудистые поражения с изменением характеристик кровотока.