Ученые разработали новый подход для анализа интенсивности сосудистого кровотока мозга и механизмов его регуляции
Ученые предложили алгоритм, который позволит детально анализировать физиологические механизмы регуляции кровотока в сосудах головного мозга, в том числе при различных патологических состояниях. Данные для него были получены с помощью метода лазерной спекл-контрастной визуализации. Новый алгоритм может сыграть большую роль как в фундаментальной медицине, так и в клинической практике для диагностики и лечения заболеваний нервной и микроциркуляторной систем. Над исследованием работали сотрудники Орловского государственного университета (ОГУ) имени И. С. Тургенева.
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 (т. е. внутри живого организма). 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.
Результаты исследования, поддержанного Российским научным фондом, опубликованы в международном журнале первого квартиля.
Вейвлет-анализ данных лазерной спекл-контрастной визуализации предоставляет новые возможности для оценки мозгового кровотока
