Американские медики совершили прорыв в исследовании кровоснабжения мозга

Мозг является чрезвычайно чувствительным органом, к изменениям в кровоснабжении и поступлении кислорода. Даже кратковременные сбои в капиллярном кровотоке могут свидетельствовать о возможных острых неврологических проблемах; имеются данные, указывающие на тесную связь хронических состояний, таких как болезнь Альцгеймера и болезнь Паркинсона, с такими событиями. Таким образом, изучение эффектов подобных сбоев может способствовать разработке терапии для указанных расстройств.

Фото: Openverse

Несмотря на значительные достижения в области медицинской визуализации за последние десятилетия, выявление остановки в капиллярах остается актуальной проблемой. На данный момент оптическая когерентная томография (ОКТ) является лучшим доступным методом для отслеживания состояния капилляров в ограниченных масштабах. Однако этот метод характеризуется недостаточным временным разрешением, что позволяет выявлять только продолжительные случаи остановки. 

В последнем исследовании группа учёных под руководством доктора Джона Гиблина из Университета Бостона стремилась решить указанные проблемы. С использованием специализированного оборудования исследователи продемонстрировали потенциал метода, известного как двухфотонная микроскопия с бесселевым пучком, для создания объёмных изображений сосудов мозга. Кроме того, команда предложила инновационный метод анализа, который позволяет частично автоматизировать выявление случаев остановки.

Но что же представляет собой двухфотонная микроскопия с бесселевым пучком? Этот метод, применяемый в области визуализации, использует лазерное излучение для стимуляции флуоресцентных молекул в образце. Для генерации света необходимо, чтобы два фотона одновременно столкнулись с флуоресцентной молекулой, что значительно снижает уровень фонового шума. Использование бесселевого пучка, специального типа лазерного луча с распределением интенсивности, позволяет ему оставаться сосредоточенным в узкой области на относительно большие расстояния. Это делает данную методику более перспективной и многообещающей.

Благодаря данному методу, исследователям удалось получить четкие объемные изображения всех капилляров. На этих изображениях возможно обнаружение остановок легко, сосредоточив внимание на движении эритроцитов, которые выглядят как тени. Если эти клетки остаются в неподвижном состоянии внутри капилляра в течение двух или более последовательных кадров, это свидетельствует о прекращении движения кровотока внутри капилляра.

Исследователи разработали алгоритм для вычисления корреляции интенсивности между последовательными кадрами для каждого отдельного капилляра; высокая корреляция указывает на то, что капилляр остановил движение. Путем визуализации расчетной корреляции вместо сырого интенсивного изображения исследователям удалось упростить и ускорить процесс обнаружения событий остановки.

Команда подтвердила эффективность своего полуавтоматизированного метода анализа данных в ходе экспериментов "ин виво" на мышах, направленных на изучение изменений в капиллярных остановках до и после инсульта. Предлагаемая стратегия сократила время анализа вдвое. В отличие от оптической когерентной томографии (ОКТ), эта стратегия визуализации также способна обнаруживать кратковременные остановки.

Кроме того, двухфотонная микроскопия с использованием бесселевого пучка света предоставляет возможность оценивать диаметр сосудов на основе интенсивности флуоресценции. Для демонстрации этой характеристики, исследователи провели анализ взаимосвязи между процессами расширения артерий и остановкой кровотока, обнаружив, что увеличение диаметра сосудов может временно снижать скорость кровотока.

 "Результаты данного исследования демонстрируют важность двухфотонной микроскопии с бесселевым пучком для изучения сложных механизмов кровоснабжения мозга и их воздействия на нейрологическое здоровье. В будущем, мы надеемся, что полностью автоматизированные методы обнаружения остановок в кровотоке помогут ученым более подробно изучать, диагностировать и оценивать методы лечения заболеваний мозга", - сказал профессор офтальмологии и биомедицинской инженерии Университета Джона Хопкинса Джи И.

Специалисты

5.0 67 отзывов Бесаев Роман Казбекович Мануальный терапевт Стаж 34 года Врач высшей категории Приём от 3500 руб.

Астери-Мед на Автозаводской ул. Велозаводская, д. 13, стр. 2 Клиника Центральная на ул. Мясницкая ул. Мясницкая, д. 13, стр. 13

4.9 129 отзывов Алпаидзе Георгий Захарович Мануальный терапевт Стаж 34 года Врач первой категории Приём от 3500 руб.

Ист Клиник в Мытищах ул. Борисовка, д. 20

4.7 26 отзывов Генералов Роман Александрович Мануальный терапевт Стаж 27 лет Врач высшей категории Приём от 2500 руб.

Спектра ул. Курина ул. Герасима Курина, д. 16

Клиники

9.8 97 отзывов

Штыков Вадим Валентинович медицинская клиника Перервенский б-р, д. 8 Братиславская Первичный приём от 4000 руб.

9.8 2984 отзыва

МЦ в Марьино многопрофильный медицинский центр ул. Люблинская, д. 104 Братиславская Марьино Борисово Алма-Атинская Обследование взрослых. Расположен в 2 мин. ходьбы от м. Марьино (последний вагон из центра, из дверей - направо, ближайший выход налево) или 15 мин. е... читать далее »

9.7 1313 отзывов

Клиника здорового позвоночника Здравствуй в Марьино многопрофильный медицинский центр ул. Люблинская, д. 108 Братиславская Люблино Марьино Клиника здорового позвоночника. Специализируется на диагностике и лечении заболеваний суставов и позвоночника. В клинике осуществляется консультативны... читать далее » Первичный приём от 990 руб.