Sensors: ученые создали первый в РФ комплекс для быстрой оценки автопилота мозга
В рамках междисциплинарного сотрудничества между Национальным медицинским исследовательским центром имени В.А. Алмазова и Санкт-Петербургским политехническим университетом Петра Великого был разработан инновационный программно-аппаратный комплекс, предназначенный для неинвазивной оценки церебральной ауторегуляции в режиме реального времени. Этот высокотехнологичный инструмент обеспечивает поддержание стабильности мозгового кровотока при изменениях артериального давления, что является критически важным аспектом в лечении таких патологий, как инсульты и черепно-мозговые травмы. Результаты исследования, направленные на оценку эффективности и потенциала данного комплекса, опубликованы в престижном международном журнале Sensors.
Церебральная ауторегуляция представляет собой сложный нейрофизиологический механизм, обеспечивающий постоянство мозгового кровотока при колебаниях артериального давления. Однако в условиях посттравматического состояния или после инсульта этот механизм может быть существенно нарушен, что затрудняет оперативную диагностику и лечение. Существующие методы оценки церебральной ауторегуляции требуют длительной и трудоемкой обработки данных, что ограничивает их применение в условиях интенсивной терапии. В связи с этим разработка новых технологий, позволяющих получать информацию о состоянии церебральной ауторегуляции в режиме реального времени, является актуальной задачей современной медицины.
Разработанный программно-аппаратный комплекс представляет собой уникальное решение, основанное на интеграции передовых достижений в области программирования, математики, инженерии и медицины. Под руководством профессора В.Б. Семенютина, лауреата Государственной премии Российской Федерации, был создан инструмент, соответствующий международным стандартам качества и надежности.
Профессор Семенютин подчеркнул, что внедрение данного комплекса в клиническую практику позволяет значительно повысить эффективность лечения пациентов в условиях интенсивной терапии, особенно при таких состояниях, как отек мозга, вторичная ишемия и повторные кровоизлияния. Комплекс осуществляет мониторинг медленных колебаний артериального давления и скорости кровотока в средних мозговых артериях с использованием методов фотоплетизмографии и транскраниальной допплерографии. Ключевым параметром, характеризующим состояние церебральной ауторегуляции, является фазовый сдвиг между ритмами фотоплетизмографии и допплерографии в низкочастотном диапазоне, известный как волны Майера.
Для анализа полученных данных применяются специализированные математические алгоритмы, включая кратковременное преобразование Фурье и вейвлет-анализ. Последний метод продемонстрировал высокую чувствительность и способность выявлять моменты активации и деактивации церебральной ауторегуляции. Процесс обработки данных отличается высокой скоростью, что обеспечивает получение результатов практически в реальном времени.
Клинические испытания комплекса были проведены на двух группах испытуемых: 40 здоровых добровольцев и 60 пациентов с нейрососудистыми патологиями. В результате испытаний были выявлены асимметрии в работе церебральной ауторегуляции и отклонения, характерные для пациентов с различными патологиями. Например, у пациента с артериовенозной мальформацией наблюдалось отсутствие адекватной реакции сосудов на изменение уровня углекислого газа. Эти данные подтверждают высокую информативность и диагностическую ценность разработанного комплекса.
Профессор Малыхина из Санкт-Петербургского политехнического университета охарактеризовала разработанный комплекс как высокоинформативный инструмент для диагностики и изучения механизмов регуляции мозгового кровообращения. Алгоритмы, лежащие в основе работы комплекса, минимизируют вероятность ошибок и обеспечивают быстрое получение точных данных.
Данный программно-аппаратный комплекс имеет значительный потенциал для применения в палатах интенсивной терапии, где ранее врачи сталкивались с необходимостью мониторинга десятков показателей. Однако ключевым аспектом, который было сложно оценить, являлась адекватность мозгового кровоснабжения. Внедрение нового комплекса позволяет врачам принимать персонализированные решения на основе точных и своевременных данных, что способствует повышению эффективности лечения и улучшению исходов для пациентов.
В дальнейшем планируется интеграция в комплекс методов искусственного интеллекта, что позволит не только диагностировать текущее состояние церебральной ауторегуляции, но и прогнозировать риск развития осложнений у нейрохирургических пациентов. Это открывает новые перспективы для персонализированной медицины и повышения качества оказания медицинской помощи.