Ученые улучшили «оптическое просветление» тканей черепа
МОСКВА, 18 ноя — РИА Новости. Способ вдвое улучшить визуализацию сетей сосудов головного мозга с помощью пищевого красителя предложили специалисты СГУ. Такая технология может помочь отслеживать восстановление после инсульта, а также наблюдать за динамикой других неврологических заболеваний. Результаты представлены в Journal of Innovative Optical Health Sciences.
Существующие методы визуализации кровотока в головном мозге (МРТ, КТ, УЗИ) дают полезные диагностические данные, но не всегда подходят для длительного динамического наблюдения за микрососудами, рассказали в Саратовском национальном исследовательском государственном университете (СГУ) имени Н.Г. Чернышевского.
В настоящее время для того, чтобы увидеть сосуды мозга с хорошим качеством, часто приходится истончать кость или делать отверстие в черепе, поскольку костный материал сильно рассеивает лазерный свет и «смазывает» изображение. Именно лазерный свет используется в одном из распространенных методов наблюдения за кровотоком в головном мозге — лазерной спекл-контрастной визуализации, рассказал младший научный сотрудник лаборатории биомедицинской фотоакустики СГУ Юрий Сурков. Из-за рассеяния в кости получаются искаженные карты сосудов и перфузии головного мозга, добавил ученый.
Исследователи СГУ совместно с коллегами из Сеченовского университета, НМИЦ нейрохирургии имени Н. Н. Бурденко, НИУ МИЭТ и Университета Астон (Бирмингем, Великобритания) предложили способ примерно на 100 процентов увеличить контрастность карт сосудов, полученных при наблюдении мозгового кровотока через целый череп. Сосуды стали видны четче, а часть сосудистой сети, которая раньше терялась на фоне кости, проявилась и стала различимой.
«Представьте, что вы смотрите на пейзаж через матовое стекло: детали за ним расплываются, а картинка получается мутной. То же происходит, когда мы пытаемся увидеть кровоток в мозге сквозь череп любыми оптическими методами. Мы предлагаем два взаимодополняющих способа решения этой проблемы. Первый — сделать матовое стекло, а в нашем случае череп, временно более прозрачным. Второй — с помощью оптимизированных алгоритмов обработки данных отделить сигнал от движущейся крови от вкладов кости и других неподвижных структур, фактически «вычесть» влияние черепа из изображения», — объяснил Сурков.
Для увеличения прозрачности костей черепа ученые предложили использовать желтый пищевой краситель тартразин – разрешенную добавку Е102, которая используется в напитках, пюре, йогуртах и консервированных фруктах. «Цифровое» вычитание светового сигнала реализуется статистическими методами, различающими «полезный» и «мешающий» сигналы.
Когда эти два подхода используются одновременно, качество визуализации увеличивается и сосуды становятся видны гораздо отчетливее. Чем лучше виден мозговой кровоток, тем точнее можно оценивать, помогает ли лечение послеинсультных состояний или неврологических симптомов, как быстро восстанавливаются сосуды и какие зоны страдают сильнее, добавил Сурков.
«В перспективе такой подход может помочь врачу и при проведении операций на мозге — для оценки в режиме, близком к реальному времени, основных гемодинамических параметров кровотока прямо во время вмешательства. Этому способствует и доступность тартразина — метод можно относительно легко воспроизвести в лабораториях и клиниках других стран, где есть аналогичное оптическое оборудование», — подчеркнул исследователь.
В будущем специалисты планируют применить новый способ визуализации кровотока для исследования других тканей организма. Например, такое исследование кожи может оказаться полезным для ранней диагностики сахарного диабета и некоторых онкологических процессов, рассказали в СГУ.
Работа выполнена при поддержке Российского научного фонда и согласуется со стратегическими целями в рамках федеральной программы «Приоритет-2030».