Медицинская Техника / Медицинская техника №2, 2023 / с. 36-39

Определение параметров потока рассеивающей жидкости в микрофлюидном фантоме кровеносных сосудов на основе лазерной спекл-контрастной визуализации

А.А. Галястов, Д.Д. Ставцев, И.О. Козлов, А.Н. Коновалов, А.Ю. Герасименко, Д.В. Телышев

Аннотация

Рассмотрен вопрос проведения исследований лазерной спекл-контрастной визуализации (ЛСКВ) сосудов головного мозга in vitro с помощью созданного микрофлюидного фантома. Показана способность установки ЛСКВ в условиях ступенчатой градации потока рассеивающей жидкости восстанавливать его значение по зарегистрированным спекл-картинам. В результате представлена регрессионная кривая для потока и зарегистрированных значений спекл-контрастной визуализации, рассчитанная по пространственному алгоритму, и рассчитаны точностные параметры этой кривой.

Вернуться к содержанию

Сведения об авторах

Андрей Андреевич Галястов, аспирант, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, мл. научный сотрудник, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России» (Сеченовский Университет), г. Москва,

Дмитрий Дмитриевич Ставцев, аспирант, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, мл. научный сотрудник, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России» (Сеченовский Университет), г. Москва,

Игорь Олегович Козлов, инженер-исследователь, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России» (Сеченовский Университет),

Антон Николаевич Коновалов, канд. мед. наук, научный сотрудник, нейрохирург, 3-е нейрохирургическое отделение, ФГАУ «Национальный медицинский исследовательский центр нейрохирургии им. акад. Н.Н. Бурденко» Министерства здравоохранения Российской Федерации, г. Москва,

Александр Юрьевич Герасименко, канд. физ.-мат. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, зав. лабораторией, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России» (Сеченовский Университет), г. Москва,

Дмитрий Викторович Телышев, д-р техн. наук, доцент, Институт биомедицинских систем, ФГАОУ ВО «Национальный исследовательский университет «Московский институт электронной техники», г. Москва, г. Зеленоград, директор, Институт бионических технологий и инжиниринга, ФГАОУ ВО «Первый Московский государственный медицинский университет им. И.М. Сеченова Минздрава России» (Сеченовский Университет), г. Москва,

e-mail: galyastov@bms.zone

Список литературы

1. Mennes O.A., van Netten J.J., van Baal J.G., Steenbergen W. Assessment of microcirculation in the diabetic foot with laser speckle contrast imaging // Physiological Measurement. 2019. Vol. 40. № 6. P. 065002.

2. Ruaro B., Sulli A., Alessandri E., Pizzorni C., Ferrari G., Cutolo M. Laser speckle contrast analysis: A new method to evaluate peripheral blood perfusion in systemic sclerosis patients // Annals of the Rheumatic Diseases. 2014. Vol. 73. № 6. PP. 1181-1185.

3. Eriksson S., Nilsson J., Iindell G., Sturesson C. Laser speckle contrast imaging for intraoperative assessment of liver microcirculation: A clinical pilot study // Medical Devices: Evidence and Research. 2014. Vol. 7 (1). PP. 257-261.

4. Piavchenko G., Kozlov I., Dremin V., Stavtsev D., Seryogina E., Kandurova K., Shupletsov V., Lapin K., Alekseyev A., Kuznetsov S., Bykov A., Dunaev A., Meglinski I. Impairments of cerebral blood flow microcirculation in rats brought on by cardiac cessation and respiratory arrest // Journal of Biophotonics. 2021. Vol. 14. № 12. P. e202100216.

5. Konovalov A.N., Gadzhiagaev V.S., Grebenev F.V., Stavtsev D.D., Piavchenko G.A., Gerasimenko A.Yu., Telyshev D.V., Meglinski I.V., Eliava S.S. Laser speckle contrast imaging in neurosurgery: A systematic review // World Neurosurgery. 2022. Vol. 171. PP. 35-40.

6. Stavtsev D.D., Konovalov A.N., Blinova E.V., Piavchenko G.A., Golodnev G.E., Zalogin S.D., Gorina A.V., Lapin K.N., Vagner S.A., Grebenev F.V., Meglinski I.V., Gerasimenko A.Yu., Telyshev D.V., Kuznetsov S.L. Laser Speckle Contrast Imaging for Intraoperative Monitoring of Cerebral Blood Flow // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. 2022. Vol. 86. № 1. PP. S229-S233.

7. Ramirez-San-Juan J.C., Mendez-Aguilar E., Salazar- Hermenegildo N., Fuentes-Garcia A., Ramos-Garcia R., Choi B. Effects of speckle/pixel size ratio on temporal and spatial speckle-contrast analysis of dynamic scattering systems: Implications for measurements of blood-flow dynamics // Biomedical Optics Express. 2013. Vol. 4. № 10. PP. 1883-1889.

8. Bernier M., Cunnane S.C., Whittingstall K. The morphology of the human cerebrovascular system // Human Brain Mapping. 2018. Vol. 39. № 12. PP. 4962-4975.

9. Liebert A., Zolek N., Wojtkiewicz S., Maniewski R. Estimation of speed distribution of particles moving in an optically turbid medium using decomposition of a laser-Doppler spectrum / 2007 29th Annual International Conference of the IEEE Engineering in Medicine and Biology Society. IEEE, 2007. PP. 4080-4082.

10. Vaz P.G., Humeau-Heurtier A., Figueiras E., Correia C., Cardoso J. Effect of static scatterers in laser speckle contrast imaging: An experimental study on correlation and contrast // Physics in Medicine & Biology. 2017. Vol. 63. № 1. P. 015024.

11. Parthasarathy A.B., Tom W.J., Gopal A., Zhang X., Dunn A.K. Robust flow measurement with multi-exposure speckle imaging // Optics Express. 2008. Vol. 16. № 3. PP. 1975-1989.

12. Van As K., Simons B.A., Kleijn C.R., Kenjeres S., Bhattacharya N. The dependence of speckle contrast on velocity: A numerical study // Journal of the European Optical Society-Rapid Publications. 2022. Vol. 18. № 2. P. 11.

13. Dunn A.K. Laser speckle contrast imaging of cerebral blood flow // Annals of Biomedical Engineering. 2012. Vol. 40. PP. 367-377.

14. Kim D., Park S.H. A microfluidics-based pulpal arteriole blood flow phantom for validation of doppler ultrasound devices in pulpal blood flow velocity measurement // Journal of Endodontics. 2016. Vol. 42. № 11. PP. 1660-1666.