BOE: Новая лазерная гарнитура измеряет кровоток и оценивает риск инсульта

Чтобы узнать больше о риске сердечно-сосудистых заболеваний, врачи могут назначить кардиологический стресс-тест. А вот для оценки риска инсульта аналогичного теста пока нет. Сейчас лучший инструмент для этого — анкета, где пациенты отвечают на вопросы о факторах риска.

Команда инженеров и учёных из Калифорнийского технологического института и Медицинской школы Кека при Университете Южной Калифорнии разработала устройство на основе гарнитуры. Оно может помочь в неинвазивной оценке риска инсульта у пациента, отслеживая изменения кровотока и объёма крови во время задержки дыхания. Устройство включает лазерную систему и показало хорошие результаты в дифференциации людей с низким и высоким риском инсульта.

Инсульт — основная причина тяжёлой и длительной инвалидности в США. Ежегодно он поражает около 800 000 американцев. Инсульт вызывается закупоркой или разрывом артерии в головном мозге, что приводит к уменьшению притока крови. Лишённые кислорода клетки мозга быстро погибают: около 2 миллионов каждую минуту во время инсульта.

С помощью этого устройства мы сможем узнать, есть ли риск возникновения инсульта в будущем. Об этом говорит Саймон Малер, соавтор статьи о новой методике и устройстве в журнале Biomedical Optics Express. Он является постдокторантом в лаборатории Чанхуэя Янга, профессора электротехники, биоинженерии и медицинской инженерии Томаса Г. Майерса в Калифорнийском технологическом институте и исследователя Института медицинских исследований Heritage.

Это может произвести революцию в оценке риска инсульта и помочь врачам определить, стабилен ли риск пациента или ухудшается.

Наша оптическая технология измерения кровотока поможет в лечении заболеваний головного мозга, — говорит Янг, исполнительный директор по электротехнике в Калифорнийском технологическом институте.

Этот проект реализуется совместно с доктором Чарльзом Лю, профессором клинической неврологической хирургии, психиатрии и поведенческих наук, а также биомедицинской инженерии в Медицинской школе Кек при Университете Южной Калифорнии, и его командой.

Оптическая спектроскопия со спекл-контрастом для оценки риска инсульта

С возрастом сосуды становятся жёстче и им сложнее расширяться, чтобы пропускать кровь. Из-за этого повышается риск инсульта.

Учёные из Калифорнийского технологического института создали компактное устройство. Оно светит инфракрасным лазером через череп в мозг. Рядом установлена камера, которая улавливает свет, отражённый от крови в сосудах мозга.

Этот метод называется оптической спектроскопией с контрастным спеклом (SCOS). Он позволяет измерить объём крови в сосудах и определить скорость кровотока по изменению поля зрения камеры.

Исследователи могут рассчитать соотношение скорости потока и объёма крови, проходящей через сосуд, чтобы оценить риск инсульта у пациента.

В исследовании участвовали 50 человек. Их разделили на две группы по риску инсульта с помощью опросника. Затем в течение трёх минут измеряли кровоток каждого добровольца: определяли скорость потока и объём крови, поступающей в мозг. Через минуту участников попросили задержать дыхание.

Задержка дыхания напрягает мозг, так как в него поступает слишком много углекислого газа и недостаточно кислорода. Мозг переходит в «режим паники» и начинает перекачивать кислород из других частей тела к себе, что увеличивает приток крови. Когда вы перестаёте задерживать дыхание, уровень кислорода возвращается к исходному. Хотя это происходит у всех людей, исследователи обнаружили различия в том, как кровь движется по сосудам у групп с низким и высоким риском инсульта.

Методика SCOS помогает исследователям измерить, как сильно расширяются кровеносные сосуды при задержке дыхания и насколько быстрее кровь течёт по сосудам.

По словам Янга, эти измерения позволяют оценить жёсткость сосудов. Технология SCOS впервые даёт возможность проводить такие измерения без вторжения в организм.

Выводы

Исследователи обнаружили, что у людей из группы с низким риском инсульта кровоток увеличивается меньше при задержке дыхания, чем у людей с высоким риском. Но у них больше увеличивается объём крови — это значит, что через расширенные сосуды может протекать больше крови, — рассказал Ю Си Хуанг, соавтор работы и аспирант в лаборатории Янга.

Малер отмечает, что у людей из группы риска быстрый поток крови, но её объём меньше во время задержки дыхания. Это связано с жёсткостью сосудов и может привести к их разрыву.

Если отношение потока крови к её объёму очень высокое, то можно предположить, что в ближайшем будущем у человека случится инсульт.

Многообещающее будущее

Команда проводит исследования на пациентах в больнице Висалии (Калифорния) с использованием текущего прототипа устройства визуализации. Планируется собрать больше данных от более разнообразной группы людей.

Исследователи хотят внедрить машинное обучение в процесс сбора данных и провести длительное клиническое испытание — более двух лет. Это позволит усовершенствовать технологию. В результате устройство можно будет использовать не только для скрининга риска инсульта, но и для определения локализации инсульта.

30.09.2024


Подписаться в Telegram



Здоровье

Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье
Новое средство против супербактерий разработали в Подмосковье

Уникальный антимикробный препарат для леч...

В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации
В МФТИ создают новую систему медицинской реабилитации

По статистике ВОЗ, около 2,4 миллиарда человек...

В ННГУ разрабатывают калькулятор биологического возраста
В ННГУ разрабатывают калькулятор биологического возраста

Калькулятор биологического возраста для ж...

PLOS ONE: У правшей и левшей различается химический состав ключичных костей
PLOS ONE: У правшей и левшей различается химический состав ключичных костей

Учёные исследовали скелетные останки человека ...

Сеченовский университет: обнаружено ещё одно последствие COVID-19
Сеченовский университет: обнаружено ещё одно последствие COVID-19

У детей, которые ранее перенесли коронав...

Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы
Menopause: Ученые заподозрили роль эстрогена в развитии астмы

Слишком ранний возраст наступления менопаузы п...

Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад
Nature Communications: Жизнь все-таки можно повернуть назад

Клетка похожа на шумный мегаполис, в ...

EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных
EBioMedicine: Создан инструмент для выявления сепсиса у новорожденных

Генетическая сигнатура новорождённых может пре...

В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства
В Университете Льва Толстого разработали импортозамещающие лекарства

Ученые Центра технологического превосходства Т...

PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни
PNAS: Появилось новое понимание того, как мутации влияют на болезни

Многие статистические модели и алгоритмы&...

Поиск на сайте

Знатоки клуба инноваций


ТОП - Новости мира, инновации

ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
ES&T: Волокна на биооснове изводят земляных червей быстрее, чем полиэфирные
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
NPJ Microgravity: Микрогравитация усиливает способность клеток регенерировать
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Nature Astronomy: Красные карлики тоже обогащают Вселенную
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Созданная в МГУ ИИ-система для прогнозирования доз инсулина требует доработки
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
Palaeontology: Птицу ужаса, останки которой нашли в Южной Америке, съел кайман
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
NatElec: Нанотранзисторы преодолеют ограничения кремниевых полупроводников
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
Открыта связь депрессии с нарушением формирования функциональной сети мозга
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
На Урале предложили высаживать коноплю для поглощения углекислого газа
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
Nature Chemistry: Протоклетки помогут биохимикам понять, как зародилась жизнь
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В Воронеже разработали новый метод извлечения коллагена из кожи пресноводных рыб
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
В ТПУ создали многоразовые накопители водорода из отечественного сырья
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Новый подход к производству цифрового света решает проблемы 3D-печати
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Простой анализ крови поможет предотвратить преэклампсию у рожениц
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Cancer: Аэробные упражнения рассеивают туман в мозге, вызванный химиотерапией
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо
Искусственный «нос» может учуять испорченные фрукты и испорченное мясо

Новости компаний, релизы

Международные эксперты оценили разработанную для нижегородского завода технологию
На старт! Внимание! MITEX!
Фестиваль научных театров «Наука всем!» прошёл в Санкт-Петербурге
Всероссийский исторический кроссворд собрал 15 тысяч участников
«Вертолеты России» представили на саммите БРИКС Ми-171А3 AURUS, Ми-38 и модернизированный Ансат