​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

  • 16/08/2017

    Российские ученые выяснили, как бактерии золотистого стафилококка противостоят действию антибиотиков

    Сотрудники Казанского федерального университета и Страсбургского университета установили, каким образом бактерии золотистого стафилококка противостоят действию антибиотиков. В этом им помогают рибосомы - органоиды клетки, отвечающие за синтез белков.
    442
  • 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.
    913
  • 08/09/2017

    Российские ученые создали универсальное лекарство против гриппа

    Ученые Томского политехнического университета совместно с группой исследователей из Первого Санкт-Петербургского государственного медицинского университета имени академика И. П. Павлова, Школы инженерных наук и материаловедения Лондонского университета королевы Марии (Великобритания) и НИИ гриппа Минздрава России создали контейнеры из биоразлагаемых полимеров, которые качественно повлияли на действие лекарства внутри организма заболевшего гриппом человека.
    585
  • 14/10/2017

    Что такое биопринтинг и какой будет трансплантационная медицина будущего

    Когда человеку пересадят первый напечатанный орган? Какой орган легче напечатать, и есть ли «непечатные»? Как биопечать связана с защитой животных, внедрением беспилотных автомобилей, модой и едой? Об этом и многом другом проекту «Здоровье Mail.
    472
  • 24/01/2018

    Российские и американские ученые разработали алгоритм для быстрого поиска новых антибиотиков

    ​Молодые сотрудники Центра алгоритмической биотехнологии СПбГУ под руководством Павла Певзнера вместе с ассистент-профессором Университета Карнеги — Меллон (США) Хосейном Мохимани разработали компьютерную программу, которая ускорит поиск новых антибиотиков.
    317
  • 14/11/2017

    Палеонтологи ТГУ изучили впервые обнаруженное в России яйцо динозавра

    ​Ученые Томского государственного университета (ТГУ) совместно с российскими коллегами-палеонтологами изучили  первое найденное в России яйцо динозавра и сделали вывод, что это яйцо хищных динозавров - троодонтидов, считающихся предками современных птиц.
    497
  • 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.
    443
  • 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).
    487
  • 05/06/2016

    Ученые создали бесплатный веб-сервис «Гены и метаболиты»

    ​​Группа ученых из России, США, Канады и Германии разработала веб-сервис GAM ("Genes and Metabolites" - "Гены и метаболиты") для комплексного изучения биологических процессов в клетках, сообщает пресс-служба Университета ИТМО.
    853
  • 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.
    1635