КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 21-75-00037
НазваниеКомплексная оптическая технология для неинвазивного исследования периферической микрогемодинамики
Руководитель Лапитан Денис Григорьевич, Кандидат технических наук
Организация финансирования, регион Государственное бюджетное учреждение здравоохранения Московской области "Московский областной научно-исследовательский клинический институт им. М.Ф. Владимирского" , Московская обл
Конкурс №60 - Конкурс 2021 года «Проведение инициативных исследований молодыми учеными» Президентской программы исследовательских проектов, реализуемых ведущими учеными, в том числе молодыми учеными
Область знания, основной код классификатора 05 - Фундаментальные исследования для медицины; 05-701 - Медицинская техника
Ключевые слова сердечно-сосудистая система, микрогемодинамика, микроциркуляция, сосуды, оптическая неинвазивная диагностика, фотоплетизмография, некогерентная оптическая флуктуационная флоуметрия, модель, Монте-Карло, датчик, фильтрация, медико-технические требования
Код ГРНТИ76.13.00
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Сердечно-сосудистые заболевания остаются важнейшей причиной смертности во всем мире. При этом известно, что функциональное состояние сердечно-сосудистой системы определяется не только работой сердца и артериальным давлением, но и состоянием мелких сосудов, в том числе, микроциркуляторного звена кровообращения на периферии – эластичностью их стенок, сосудистым сопротивлением, функционированием эндотелия и т.д. Нарушения микрогемодинамики являются одним из ключевых факторов в патогенезе многих заболеваний, таких как артериальная гипертония, сахарный диабет, синдром Рейно и др., и могут приводить к серьезным осложнениям (синдром диабетической стопы, ампутация конечностей и т.д.). Поэтому диагностика микрососудистых нарушений является одной из важнейших задач современной медицины. В рамках данного проекта предлагается разработать научно-инженерные основы новой оптической технологии для исследования периферической микрогемодинамики и оценки функционального состояния сосудов, а также обосновать специализированные медико-технические требования к оптическим датчикам и схемам обработки сигналов приборов, реализующих данную технологию. Технология будет основана на комбинированном использовании фотоплетизмографии (ФПГ) и авторского метода для оценки кровотока (перфузии) – оптической некогерентной флуктуационной флоуметрии (НОФФ), замещающего метод лазерной доплеровской флоуметрии (ЛДФ). Научная новизна исследований заключается в развитии метода НОФФ, и совмещении его с известным методом ФПГ для увеличения полноты и информативности диагностики. Метод НОФФ разработан автором проекта в рамках кандидатской диссертации и основан на вычислении кровотока в ткани (перфузии) путем спектрального анализа низкочастотных флуктуаций обратно рассеянного от ткани сигнала в диапазоне частот 0–10 Гц. В отличие от ЛДФ, данный метод позволяет более простыми и дешевыми средствами оценивать микроциркуляцию крови, без использования лазерных источников света, поэтому может быть совместим в одном датчике с ФПГ. Таким образом, использование такой комбинированной технологии позволит “шире” взглянуть на процессы гемодинамики в тканях, а также разрабатывать простые и дешевые диагностические устройства на основе светодиодных источников излучения, потенциально пригодные, в том числе, и для домашнего применения. В проекте будет разработана оптико-физическая модель, связывающая оптические свойства биологической ткани (кожи) с регистрируемыми сигналами, проведено численное моделирование Монте-Карло. Применительно к методу НОФФ и его совместному использованию с ФПГ такая задача ставится впервые. Для проверки теоретической модели будет разработан экспериментальный стенд, позволяющий исследовать разные варианты освещения ткани и приема оптического излучения – для разных длин волн, разных расстояний между источником излучения и приемником, а также для разных режимов освещения (на отражение, на просвет) по обоим каналам. На основе экспериментов на стенде планируется обосновать оптимальные параметры геометрии освещения, позволяющие получать сигнал с максимальным отношением сигнал/шум. Будут исследованы различные варианты обработки регистрируемых сигналов, их усиления и фильтрации для обоснования варианта с наименьшими искажениями, не снижая чувствительности. На здоровых добровольцах будут записаны сырые сигналы, которые далее будут обрабатываться различными способами. На основе полученных экспериментальных и теоретических данных будут сформулированы медико-технические требования к оптическим датчикам и к тракту обработки сигнала приборов, реализующих новую технологию.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ