Ученые предложили способ, который позволяет вдвое улучшить визуализацию сетей сосудов мозга с использованием пищевого красителя, что открывает новые возможности для медицинского мониторинга. Эта методика особенно важна для оценки восстановления пациентов после инсульта, а также для наблюдения за прогрессированием различных неврологических заболеваний, требующих длительного и точного контроля.
Традиционные методы визуализации кровотока в головном мозге, такие как магнитно-резонансная томография (МРТ), компьютерная томография (КТ) и ультразвуковое исследование (УЗИ), предоставляют важные диагностические данные. Однако, как отмечают исследователи из СГУ имени Н.Г. Чернышевского, эти методы не всегда эффективны для длительного динамического наблюдения за микрососудами мозга из-за ограничений в разрешающей способности и безопасности при повторных обследованиях. Новая технология с применением пищевого красителя позволяет значительно повысить качество визуализации, что особенно актуально для мониторинга мелких сосудистых структур и оценки эффективности лечебных мероприятий.Результаты данного исследования были опубликованы в авторитетном научном издании Journal of Innovative Optical Health Sciences, что подтверждает высокий уровень разработанной методики и ее потенциал для внедрения в клиническую практику. В перспективе эта технология может стать важным инструментом для неврологов и нейрохирургов, способствуя более точной диагностике и улучшению качества жизни пациентов с сосудистыми и другими неврологическими патологиями.Современные методы визуализации сосудов головного мозга сталкиваются с серьезными техническими ограничениями, связанными с особенностями костной ткани черепа. Для получения четких изображений сосудистой сети часто требуется либо значительное истончение костей, либо создание отверстий в черепной коробке, что является инвазивной процедурой и связано с определенными рисками для пациента. Основная сложность заключается в том, что костный материал сильно рассеивает лазерный свет, используемый в ряде передовых диагностических методик, что приводит к размытию и искажению получаемых изображений.Одним из таких методов является лазерная спекл-контрастная визуализация, которая широко применяется для наблюдения за кровотоком в головном мозге. Как пояснил младший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики СГУ Юрий Сурков, лазерный свет, проходя через костные структуры, испытывает сильное рассеяние, что существенно снижает качество карт сосудов и перфузии мозга. Это ограничивает точность диагностики и усложняет оценку состояния мозгового кровообращения.В связи с этими проблемами ученые активно ищут новые подходы и технологии, позволяющие минимизировать влияние костной ткани на качество визуализации. Среди перспективных направлений — разработка менее инвазивных методов, использование альтернативных источников света или комбинирование лазерной техники с другими видами диагностики. Такие инновации могут значительно улучшить возможности мониторинга сосудистых заболеваний мозга и повысить безопасность процедур для пациентов, открывая новые горизонты в нейродиагностике.Современные методы визуализации мозгового кровотока играют ключевую роль в диагностике и исследовании сосудистых заболеваний, однако качество получаемых изображений часто ограничено из-за низкой контрастности сосудов на фоне костной ткани черепа. В ответ на эту проблему группа ученых из Самарского государственного университета (СГУ) совместно с коллегами из Сеченовского университета, Национального медицинского исследовательского центра нейрохирургии имени Н. Н. Бурденко, Национального исследовательского университета «МИЭТ» и Университета Астон в Бирмингеме (Великобритания) разработала инновационный метод, позволяющий приблизительно в два раза повысить контрастность сосудистых изображений, получаемых при наблюдении мозгового кровотока через целый череп.Ранее при визуализации сосудов через череп многие мелкие сосуды и тонкие ветви сосудистой сети оставались незаметными, поскольку их контрастность была недостаточной на фоне плотной костной ткани. Благодаря новому подходу, сосуды становятся значительно более четкими и различимыми, что позволяет выявлять ранее скрытые участки сосудистой сети и получать более детальную картину кровотока. Это сравнимо с ситуацией, когда вы смотрите на пейзаж через матовое стекло: раньше изображение было размытым и нечетким, а теперь оно становится прозрачным и ярким, позволяя рассмотреть мельчайшие детали.Данное достижение открывает новые перспективы для нейрохирургии и нейровизуализации, улучшая диагностику и мониторинг различных заболеваний мозга, включая инсульты и аневризмы. Повышение контрастности сосудов способствует более точному планированию хирургических вмешательств и эффективному контролю за состоянием пациентов. В будущем эта технология может стать стандартом в клинической практике, значительно расширяя возможности неинвазивного исследования мозгового кровотока и способствуя развитию персонализированной медицины.Изучение кровотока в мозге представляет собой сложную задачу из-за препятствий, создаваемых костями черепа, которые значительно затрудняют оптическое исследование. Когда мы пытаемся визуализировать движение крови сквозь череп с помощью различных оптических методов, столкновение с непрозрачностью костной ткани становится основной проблемой. Для решения этой задачи наша команда разработала два взаимодополняющих подхода, направленных на улучшение качества изображений и выделение нужного сигнала. Первый метод заключается в том, чтобы временно повысить прозрачность черепа, подобно тому, как матовое стекло становится более прозрачным при определенных условиях. В нашем случае мы предлагаем использовать желтый пищевой краситель тартразин (Е102), который широко применяется в пищевой промышленности — в напитках, пюре, йогуртах и консервированных фруктах — для увеличения прозрачности костной ткани черепа. Это позволяет свету проникать глубже и улучшает визуализацию кровотока.Второй подход основывается на применении продвинутых алгоритмов обработки данных, которые способны отделить сигнал, исходящий от движущейся крови, от фоновых вкладов неподвижных структур, таких как кость. Фактически, эти алгоритмы "вычитают" влияние черепа из получаемого изображения, что значительно повышает точность и информативность результатов. Таким образом, сочетание химического метода повышения прозрачности и интеллектуальной обработки данных открывает новые перспективы в неинвазивной визуализации мозгового кровотока. Эти инновационные решения могут существенно продвинуть исследования в области неврологии и диагностики, обеспечивая более глубокое понимание работы мозга и улучшая возможности раннего выявления различных патологий.Современные методы обработки световых сигналов в медицине активно развиваются, что открывает новые возможности для диагностики и мониторинга состояния пациентов. Одним из таких методов является цифровое вычитание светового сигнала, которое реализуется с помощью статистических алгоритмов, способных эффективно различать "полезный" сигнал от "шумового" или мешающего фона. Этот подход позволяет значительно улучшить качество визуализации сосудистой системы.Особенно эффективным становится использование сразу двух методов одновременно, что значительно повышает четкость изображения сосудов. Благодаря этому врачи получают возможность более детально наблюдать мозговой кровоток, что критически важно для оценки эффективности лечения послеинсультных состояний и различных неврологических симптомов. Чем лучше видны сосуды и кровоток, тем точнее можно определить скорость восстановления сосудистой системы и выявить наиболее пострадавшие участки мозга, отметил эксперт Сурков.В будущем подобные технологии могут стать незаменимыми помощниками для нейрохирургов. Во время операций на мозге возможность в режиме, близком к реальному времени, оценивать основные гемодинамические параметры кровотока позволит принимать более обоснованные решения и повысит безопасность хирургических вмешательств. Таким образом, развитие цифрового вычитания светового сигнала и его интеграция в клиническую практику открывают перспективы для значительного улучшения диагностики и лечения заболеваний центральной нервной системы.Разработка новых методов визуализации кровотока открывает широкие перспективы для медицины и биологических исследований, позволяя получать более точные и информативные данные о состоянии тканей организма. Одним из ключевых преимуществ предложенного подхода является доступность тартразина, что значительно упрощает воспроизведение методики в различных лабораториях и клиниках по всему миру, при условии наличия соответствующего оптического оборудования, — отметил ведущий исследователь проекта.В дальнейшем специалисты намерены расширить применение этой инновационной технологии, используя ее для изучения кровотока в различных тканях организма. Особый интерес представляет исследование кожи, которое может стать важным инструментом для ранней диагностики таких заболеваний, как сахарный диабет, а также ряда онкологических патологий, что позволит повысить эффективность лечения и улучшить прогноз для пациентов, сообщили в СГУ.Данная работа была реализована при поддержке Российского научного фонда и полностью соответствует стратегическим задачам федеральной программы "Приоритет-2030", направленной на развитие передовых научных технологий и укрепление позиций России в мировой науке. Таким образом, результаты исследования не только способствуют прогрессу в области медицинской визуализации, но и вносят значительный вклад в развитие отечественной науки и здравоохранения.Источник фото: РИА Новости
.jpg)
