Исследователи Самарского университета разработали передовой алгоритм цифровой обработки изображений, который значительно улучшает видимость кровеносных сосудов. По замыслу ученых, эта инновационная разработка призвана помочь медицинским специалистам более точно выполнять процедуры, требующие введения иглы в вену, особенно в тех случаях, когда вены пациента неочевидны для невооруженного глаза. Результаты данного исследования были опубликованы в престижном издании Journal of Biomedical Photonics & Engineering.
Современная медицинская лабораторная диагностика часто опирается на пункцию вены. Однако существуют ситуации, когда кровеносные сосуды плохо различимы, что создает серьезные трудности для медицинского персонала и может замедлять или усложнять такие манипуляции, как забор крови.
Для решения этой актуальной проблемы ученые активно разрабатывают различные оптические методы, в том числе визуализацию вен в ближнем инфракрасном диапазоне, что по принципу действия напоминает камеры ночного видения. Несмотря на их потенциал, эти методы имеют ряд ограничений, таких как недостаточная глубина проникновения и низкий контраст изображения. Кроме того, применяемые в них цифровые алгоритмы обработки зачастую страдают от нестабильности и низкой производительности.
Группа ученых из Самарского университета представила эффективный и надежный алгоритм для улучшения визуализации вен. Как объяснил Никита Ремизов, аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета, он базируется на высокоэффективных операциях, использующих дискретное преобразование Фурье — математический инструмент, модификации которого лежат в основе алгоритмов сжатия данных, таких как MP3 для звука или JPEG для изображений.
«Обработка изображения в Фурье-пространстве позволяет эффективно и достоверно выделять на снимках области с резкими изменениями интенсивности соседних пикселей. Участки, соответствующие высоким частотам двумерного спектра, указывают на четкие переходы в изображении. Применяя быстрое преобразование Фурье, мы можем использовать сравнительно недорогие вычислительные ресурсы и обрабатывать изображения в режиме реального времени», — подчеркнул Никита Ремизов.
По оценке исследователей, предложенная разработка превосходит существующие методики по своей способности эффективно отделять пиксели, относящиеся непосредственно к венам, от пикселей, соответствующих окружающим мягким тканям организма.
«Этот новый алгоритм является ключевым этапом в создании отечественного устройства для визуализации вен. Наша цель — разработать прибор, который будет доступен для производства, в том числе в текущих условиях, и при этом будет высокоэффективным и удобным для врачей, особенно при работе с пациентами, у которых имеются факторы, затрудняющие венепункцию, например, высокий индекс массы тела», — сообщил Ремизов.
В настоящее время научная команда активно работает над оптимизацией оптической конфигурации будущего прибора. В сочетании с уже разработанной алгоритмической обработкой изображений, это позволит достичь беспрецедентной визуализации вен, недоступной с использованием других методов, например, в случаях сильно пигментированной кожи.
