Российские ученые создали бесконтактный метод отслеживания работы глубоких артерий мозга
Исследователи считают, что такой подход может быть особенно полезен в тех случаях, когда врачу нужно быстро и без контакта понимать, что происходит с кровоснабжением мозга в реальном времени.
Источник: Пресс служба ИАПУ ДВО РАН. Эксперимент на мозге лабораторной крысы проводит Алексей Соколов, доктор медицинских наук, доцент, заведующий лабораторией экспериментальной фармакологии и терапии боли Института фармакологии им А.В. Вальдмана Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И.П. Павлова.
МОСКВА, 2 апреля. /Новости науки/. Российские ученые впервые экспериментально доказали, что разработанный ими бесконтактный метод визуализирующей фотоплетизмографии способен регистрировать пульсовые изменения не только в поверхностных сосудах, но и в глубоких артериях мозга. По словам исследователей, это открывает новые возможности для контроля кровотока в сложных медицинских ситуациях, в том числе во время хирургических операций, сообщает пресс-служба РНФ.
«Эта работа — самый серьезный шаг в доказательстве того, что ВФПГ действительно измеряет процессы в глубинных артериях, а не кровоток в поверхностном слое. Полученные результаты имеют и прикладное значение для медицины. АТФ и норадреналин широко используются в отделениях интенсивной терапии и кардиологии. Детальное понимание их влияния на церебральные артерии позволит врачам более точно подбирать дозировки и минимизировать риски, связанные с недостаточным или избыточным кровоснабжением мозга», — приводятся в сообщении слова одного из авторов исследования, грантополучателя РНФ, доктора физико-математических наук, главного научного сотрудника Института автоматики и процессов управления ДВО РАН Алексея Камшилина.
Как отмечают ученые, во время фотоплетизмографического исследования видеокамера фиксирует очень небольшие изменения оттенка кожи или ткани, связанные с пульсацией крови. Такой подход представляет большой интерес для медицины, потому что позволяет бесконтактно и в реальном времени оценивать кровоток там, где обычные контактные датчики использовать трудно или невозможно — например, у пациентов с ожогами, у новорожденных или в ходе операций.
Ранее считалось, что пульсовой сигнал, который регистрирует фотоплетизмография, связан главным образом с изменениями объема крови в поверхностных сосудах. Однако в новой работе ученые впервые смогли показать, что их метод отражает процессы гораздо глубже — в церебральных артериях мозга.
Исследование выполнили специалисты Института автоматики и процессов управления ДВО РАН совместно с коллегами из Северо-Западного окружного научно-клинического центра ФМБА России, Института физиологии имени И.П. Павлова РАН и Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И.П. Павлова.
Эксперименты проводились на лабораторных крысах. Во время работы исследователи использовали метод, который синхронизировал видеозапись мозга животных с электрокардиограммой. Это позволило точно сопоставлять изменения сигнала с фазами сердечного цикла.
Далее животным поочередно вводили два хорошо известных препарата с противоположным действием на сосуды. Аденозинтрифосфат расширяет сосуды, а норадреналин, наоборот, вызывает их сужение.
Результаты показали, что пульсовой сигнал, который фиксировал бесконтактный метод, менялся противоположно системному артериальному давлению. Так, после введения АТФ давление в целом снижалось, но кровоток в мозге резко возрастал. Это означало, что глубокие артерии мозга расширялись и включался защитный механизм саморегуляции.
При введении норадреналина картина была обратной. Сначала давление возрастало, но затем сосуды мозга сужались, и кровоток уменьшался, даже если высокое системное давление сохранялось.
По словам авторов, это и стало ключевым доказательством того, что визуализирующая фотоплетизмография регистрирует не просто поверхностные изменения, а именно реакцию глубоких мозговых артерий, которая может не совпадать с общей картиной системной гемодинамики.
Исследователи считают, что такой подход может быть особенно полезен в тех случаях, когда врачу нужно быстро и без контакта понимать, что происходит с кровоснабжением мозга в реальном времени.
Авторы также напоминают, что ранее они уже усовершенствовали этот метод и создали алгоритм, позволяющий бесконтактно измерять, за какое время кровь доходит от сердца до определенного участка тела, например руки. Тогда ученым удалось сделать так, чтобы движения пациента почти не мешали точности измерений.
Новая работа, по мнению исследователей, делает метод еще более перспективным для клинического применения, поскольку теперь он получил важное экспериментальное подтверждение именно как инструмент оценки состояния глубоких сосудов мозга.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Frontiers in Physiology.
«Эта работа — самый серьезный шаг в доказательстве того, что ВФПГ действительно измеряет процессы в глубинных артериях, а не кровоток в поверхностном слое. Полученные результаты имеют и прикладное значение для медицины. АТФ и норадреналин широко используются в отделениях интенсивной терапии и кардиологии. Детальное понимание их влияния на церебральные артерии позволит врачам более точно подбирать дозировки и минимизировать риски, связанные с недостаточным или избыточным кровоснабжением мозга», — приводятся в сообщении слова одного из авторов исследования, грантополучателя РНФ, доктора физико-математических наук, главного научного сотрудника Института автоматики и процессов управления ДВО РАН Алексея Камшилина.
Как отмечают ученые, во время фотоплетизмографического исследования видеокамера фиксирует очень небольшие изменения оттенка кожи или ткани, связанные с пульсацией крови. Такой подход представляет большой интерес для медицины, потому что позволяет бесконтактно и в реальном времени оценивать кровоток там, где обычные контактные датчики использовать трудно или невозможно — например, у пациентов с ожогами, у новорожденных или в ходе операций.
Ранее считалось, что пульсовой сигнал, который регистрирует фотоплетизмография, связан главным образом с изменениями объема крови в поверхностных сосудах. Однако в новой работе ученые впервые смогли показать, что их метод отражает процессы гораздо глубже — в церебральных артериях мозга.
Исследование выполнили специалисты Института автоматики и процессов управления ДВО РАН совместно с коллегами из Северо-Западного окружного научно-клинического центра ФМБА России, Института физиологии имени И.П. Павлова РАН и Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени И.П. Павлова.
Эксперименты проводились на лабораторных крысах. Во время работы исследователи использовали метод, который синхронизировал видеозапись мозга животных с электрокардиограммой. Это позволило точно сопоставлять изменения сигнала с фазами сердечного цикла.
Далее животным поочередно вводили два хорошо известных препарата с противоположным действием на сосуды. Аденозинтрифосфат расширяет сосуды, а норадреналин, наоборот, вызывает их сужение.
Результаты показали, что пульсовой сигнал, который фиксировал бесконтактный метод, менялся противоположно системному артериальному давлению. Так, после введения АТФ давление в целом снижалось, но кровоток в мозге резко возрастал. Это означало, что глубокие артерии мозга расширялись и включался защитный механизм саморегуляции.
При введении норадреналина картина была обратной. Сначала давление возрастало, но затем сосуды мозга сужались, и кровоток уменьшался, даже если высокое системное давление сохранялось.
По словам авторов, это и стало ключевым доказательством того, что визуализирующая фотоплетизмография регистрирует не просто поверхностные изменения, а именно реакцию глубоких мозговых артерий, которая может не совпадать с общей картиной системной гемодинамики.
Исследователи считают, что такой подход может быть особенно полезен в тех случаях, когда врачу нужно быстро и без контакта понимать, что происходит с кровоснабжением мозга в реальном времени.
Авторы также напоминают, что ранее они уже усовершенствовали этот метод и создали алгоритм, позволяющий бесконтактно измерять, за какое время кровь доходит от сердца до определенного участка тела, например руки. Тогда ученым удалось сделать так, чтобы движения пациента почти не мешали точности измерений.
Новая работа, по мнению исследователей, делает метод еще более перспективным для клинического применения, поскольку теперь он получил важное экспериментальное подтверждение именно как инструмент оценки состояния глубоких сосудов мозга.
Результаты исследования, поддержанного грантом Российского научного фонда, опубликованы в журнале Frontiers in Physiology.
