​Российские ученые разработали методику неинвазивной оптической диагностики кровообращения в капиллярах. Метод основан на видеосъемке поверхности кожи и регистрации поглощения света эритроцитами. С его помощью удалось зарегистрировать сбои в регуляции микрокровообращения у людей, с​​традающих мигренью. ​

Прототип и обновленная версия устройства для оптической плетизмографии

Подобную методику можно использовать также для изучения инсультов и диабета или для мониторинга кровообращения во время операций на мозге. Результаты исследования опубликованы в журнале The Journal of Headache and Pain.  

Капиллярное кровообращение играет ключевую роль в тканевом обмене веществ. Сбои в работе этой разветвленной системы могут приводить, например, к инсульту или мигрени. Однако механизмы координации работы капилляров до сих пор до конца не изучены.

Метод оптической плетизмографии, предложенный учеными из Санкт-Петербурга, Казани и Финляндии, позволяет графически регистрировать изменения объема кровотока под влиянием нагрузок, чтобы оценить состояние сосудов. Как правило, этот метод используют для оценки общего кровотока, однако ученым удалось создать систему регистрации локального капиллярного кровообращения. Для этого они использовали зеленые светодиоды, видеокамеру с поляризационной фильтрацией и специальное программное обеспечение. Когда эритроциты освещают зеленым светом, они меняют поляризацию отраженной волны. Камера регистрирует только этот измененный сигнал и по нему отслеживает, где эритроцитов больше всего. В этом месте интенсивность кровотока усиливается за счет открытия дополнительных капилляров.

 

Схема устройства для оптической плетизмографии

Эффективность нового метода ученые подтвердили в эксперименте по изучению капиллярного кровообращения при мигрени. В ходе эксперимента проверялась гипотеза о том, что нервная регуляция капиллярного кровообращения у людей, страдающих мигренями, отличается от нормы. Чтобы выяснить, так ли это, на кожу добровольцам накладывали перцовые пластыри. Содержащееся в них вещество, капсаицин, возбуждает нервные окончания и у здоровых людей стимулирует равномерное открытие дополнительных капилляров для усиления кровотока. 

«Мы обнаружили, что у больных мигренью отклик на капсаицин неравномерный. Это может быть свидетельством сбоев в молекулярных механизмах регуляции кровотока. Однако прежде чем делать выводы, нужно глубже исследовать этот вопрос. Теперь в наших руках есть эффективный инструмент для такой работы.  Новая оптика позволяет одновременно оценить большой участок поверхности и всего за 30 секунд съемки получить информацию о динамике распределения эритроцитов во всем поле видимости. Обычные датчики не дали бы такого результата», ‒ пояснил сотрудник Международного научно-технического центра «Вычислительная оптика, фотоника и визуализация изображений» Университета ИТМО Алексей Камшилин.

По словам ученых, созданная система диагностики капиллярного кровотока универсальна и может быть использована не только при исследовании мигреней. Она также подходит для изучения инсультов или диабета, а при объединении системы с эндоскопом можно исследовать кровообращение внутренних органов. Кроме того, метод перспективен для мониторинга кровоснабжения коры головного мозга при проведении неврологических операций. 

Работа поддержана грантом Российского научного фонда.


Похожие новости

  • 13/09/2018

    Нейронную сеть научили распознавать жалобы на лекарства

    ​Российские программисты обучили нейронную сеть анализировать мнения пользователей соцсетей о действии лекарств. Искусственный интеллект теперь может излагать пользовательский текст в медицинских терминах.
    176
  • 21/08/2017

    Ученые Новосибирска и Татарстана участвуют в проекте по изучению и охране пернатых хищников

    ​Учебно-научная лаборатория "Мониторинг и охрана птиц" была создана на кафедре биологии и экологии Елабужского института КФУ в 2014 году. Ее приоритетной задачей является изучение и сохранение орнитофауны Республики Татарстан.
    496
  • 08/10/2017

    Секреты картин и криминал: как ученые из России помогают британской полиции

    ​Сергей Казарян, профессор физической химии из Имперского колледжа Лондона, рассказал, как современные методы химии и физики позволяют вычислять преступников по химическим следам отпечатков пальцев, раскрывать фальшивки и изучать историю давно минувших дней.
    507
  • 07/09/2017

    Российские ученые создали наночастицы для ранней диагностики рака

    Сотрудники Института органической и физической химии имени А.Е. Арбузова Казанского научного центра РАН вместе с коллегами разработали новые высокоэффективные наночастицы, которые могут использоваться для ранней диагностики рака методом ядерной магнитно-резонансной томографии (МРТ).
    552
  • 23/06/2018

    Российские ученые нашли вещество, ослабляющее защиту раковых клеток

    ​Российские молекулярные биологи открыли вещество, способное "отключать" белки, мешающие химиотерапии убивать раковые клетки, и успешно проверили его работу на культурах рака прямой кишки.
    376
  • 14/06/2017

    Сотрудники ИРНИТУ и ВСЕГЕИ будут изучать геологические процессы на Байкале

    ​Сотрудники ИРНИТУ, Всероссийского научно-исследовательского геологического института им. А. П. Карпинского (ВСЕГЕИ, г. Санкт-Петербург) и Лимнологического института СО РАН 13 июня отправились в экспедицию по изучению особенностей проявления опасных геологических процессов, связанных с природной миграцией углеводородов.
    1032
  • 10/03/2017

    Российские ученые разработали новое вещество против вируса гриппа на основе природных соединений

    ​Ученые из Новосибирского института органической химии имени Н.Н. Ворожцова Сибирского отделения Российской академии наук, Новосибирского государственного университета и Научно-исследовательского института гриппа в Санкт-Петербурге разработали новый продукт широкого спектра противовирусной активности, в основе которого лежат природные соединения: терпены и терпеноиды.
    1816
  • 20/06/2018

    Возможные перспективы Академгородка 2.0

    ​Ведущие ученые СО РАН продолжили обсуждение проектов развития научной инфраструктуры Новосибирского научного центра. Новосибирский институт органической химии им. Н.Н. Ворожцова СО РАН выступил инициатором проекта «Сибирский центр малотоннажной химии».
    392
  • 29/01/2018

    3D – принтеры для печати сердца будут стоять в каждой клинике

    ​Аортальный стеноз, коарктация аорты, транспозиция магистральных сосудов, тотальная аномалия впадения легочных вен, тетрада Фалло — в современной медицине насчитываются десятки видов пороков сердца, которые бывают как врожденными, так и приобретенными.
    670
  • 08/08/2017

    Ученые установили, что древние жители Алтая выращивали гигантских овец

    Ученые из Алтайского государственного университета (АлтГУ) совместно со специалистами из Института химической биологии и фундаментальной медицины СО РАН подготовили и осуществили палеогенетические исследования костных останков овец, обнаруженных на юге Западной Сибири при раскопках археологических памятников, которые датируются с помощью радиоуглеродного метода второй половиной III – началом II тыс.
    1021