Наблюдать за проблемами с циркуляцией крови в тканях стало проще. Новый прибор биоинженеров из голландского городка Твенте может наблюдать за скоростью кровотока в режиме реального времени.
Инженеры из Университета Твенте в Нидерландах создали новый прибор, названный TOPCam (Twente Optical Perfussion Camera -- твентская оптическая камера слежения за кровоснабжением). Она позволяет неинвазивно следить за кровотоком в приповерхностных капиллярах. Причем в отличие от своих предшественников камера позволяет следить за кровотоком в режиме реального времени в участка, площадью 7×7 см. Медицинские работники, тестировавшие прибор, остались довольны качеством и скоростью его работы.
О пользе доплеровского сдвига
Принцип работы камеры общеизвестен и уже используется в подобных приборах. Исследуемый участок освещается лазером с определенной длиной волны. Свет проникает под кожу и отражается избирательно от движущихся красных кровяных клеток. Благодаря эффекту Доплера длина волны отраженного света меняется в зависимости от скорости движения отражающих частиц, это смещение фиксируется с помощью чувствительного фотодетектора. И уже на основе полученных данных определяется скорость кровотока. Любопытно, что ровно по такому же принципу измеряется расстояние до самых далеких галактик во Вселенной.
В TOPCam используются более мощный лазер и система зеркал, которые «расширяют» лазерный пучок до необходимых размеров на расстоянии в 40 см от источника. Это удобное для наблюдений расстояние. Отраженный свет фиксируется чувствительной матрицей цифровой фотокамеры.
При наблюдении в режиме реального времени голландским инженерам удалось достичь скорости 1 кадр в 5 сек. При записи в память прибора можно записать «фильм» с частотой смены кадров до 26 раз в секунду, правда, только если «фильм» длится не более 4 сек. Это связано со сложностью обработки поступающей информации. При уменьшении площади сканирования длительность съемки увеличивается пропорционально, как и при уменьшении частоты.
Сравнение с аналогами
Твентские биоинженеры сравнили показания своего нового прибора с данными повсеместно используемого шведского сканирующего прибора Periflux5000. Для того чтобы получить сопоставимые данные, шведский прибор использовали в стационарном режиме. А в тестах с TOPCam исследуемый участок закрыли плотной бумагой с круглым отверстием, диаметр которого совпадал с диаметром луча Periflux. В обоих экспериментах запись велась онлайн в течение десяти минут. Данные совпали с высокой точностью, что говорит о том, что при всех своих преимуществах в скорости и площади TOPCam ничуть не проигрывает своим конкурентам в качестве получаемых данных.
Создатели прибора утверждают, что камера уже сейчас готова к применению в госпиталях и клиниках. С помощью такого прибора можно отслеживать восстановление кровотока в капиллярах после закупорки, наблюдать за кровоснабжением у ожоговых больных. Также одно из важных применений подобных приборов -- мониторинг после ампутации конечностей. Статья, в которой можно найти подробные характеристики прибора и результаты тестов, опубликована в журнале Optics Express и находится в открытом доступе.
