В Сеченовском Университете разрабатывают первую отечественную систему оптической визуализации кровотока для нейрохирургов

Команда ученых Первого МГМУ имени И. М. Сеченова Минздрава РФ и Национального медицинского исследовательского центра нейрохирургии имени академика Н. Н. Бурденко разрабатывают систему, которая может стать альтернативой использованию контрастных веществ для визуализации церебрального кровотока при нейрохирургических операциях.

Устройство основано на регистрации обратно-рассеянного лазерного инфракрасного излучения от движущихся эритроцитов с помощью камеры. Разработчики уверены, что такое решение обеспечит непрерывную визуализацию кровотока и существенно снизит риски осложнений как во время вмешательства, так и после него.

Интраоперационная визуализация кровотока – одна из актуальных проблем современной медицины. Сегодня при выполнении нейрохирургических операций визуально оценить наличие или отсутствие кровотока в сосудах невозможно.

Между тем при оперативных вмешательствах по поводу патологий мозгового кровотока, например аневризм, это необходимо знать. В текущей ситуации врачи регистрируют кровоток с помощью ультразвукового допплеровского датчика или контрастных методов (рентгеновского и флуоресцентного), которые требуют введения специальных венозных катетеров и хирургических манипуляций.

Кроме того, эти способы не обеспечивают непрерывную визуализацию перфузии в сосудах. Проект, над которым работает междисциплинарная команда ученых Сеченовского Университета и НМИЦ нейрохирургии имени Н. Н. Бурденко, позволит устранить эти ограничения и повысить качество оказания нейрохирургической помощи в целом.

«Мы разрабатываем систему непрерывной визуализации кровотока оптическим методом лазерной спекл-контрастной визуализации, – рассказал один из исполнителей проекта, инженер-исследователь Дизайн-центра гибкой биоэлектроники Института бионических технологий и инжиниринга Сеченовского Университета Игорь Козлов.

– Принцип ее работы основан на регистрации обратно-рассеянного лазерного инфракрасного излучения от движущихся эритроцитов с помощью камеры. При освещении сосуда лазерным излучением на его поверхности будут спроецированы периодические структуры, связанные с процессами интерференции света с движущимися эритроцитами – спеклы. Регистрируя изображения с этими структурами на камеру и подвергая их дополнительной обработке, можно оценить отсутствие или наличие кровотока и отобразить на операционном мониторе его динамику без введения контрастных веществ».

На сегодняшний день доступной медицинский техники, которая решала бы такую задачу для нейрохирургии, в России и мире пока нет. Сейчас команда ученых Сеченовского Университета и НМИЦ нейрохирургии имени Бурденко апробируют систему для оптической визуализации церебрального кровотока и исследуют методы обработки сигнала.

На данном этапе получен работающий прототип, интегрируемый с операционным микроскопом и позволяющий выводить на экран карты перфузии. Проведены предварительные испытания на лабораторных животных и фантомах кровотока, имитирующих свойства реальных сосудов.

Затем коллектив проекта продолжит работу над коммерческим образцом устройства – программно-аппаратным комплексом оптической визуализации церебрального кровотока для оснащения нейрохирургических операционных, который планируют разработать в 2027 году.

Разработчики уверены, что такое устройство будет востребовано на рынке медицинской техники в качестве замены использования систем на основе флуоресценции индоцианина, рентгеновских и других методов визуализации кровотока в нейрохирургии. Оно позволит повысить качество оказания нейрохирургической помощи и существенно снизить риски осложнений, как во время операции, так и после нее.

Проект поддержан грантом Российского научного фонда (№ 22-65-00096).