Увидеть собственный кровоток с помощью часов

Увидеть собственный кровоток с помощью часов

11 Apr 2024
119

Ученые разработали часы с фотоакустической визуализацией для получения изображений кровеносных сосудов в коже с высоким разрешением. Носимое устройство может предложить неинвазивный способ мониторинга гемодинамических показателей, таких как частота сердечных сокращений, кровяное давление и насыщенность крови кислородом, которые могут показать, насколько хорошо работает сердце человека.

"Хотя фотоакустическая визуализация чрезвычайно чувствительна к изменениям гемодинамики, трудности с миниатюризацией и оптимизацией интерфейса визуализации ограничивают развитие носимых фотоакустических устройств, — говорит руководитель группы ученых Лэй Си из Южного университета науки и технологий в Китае. — Насколько нам известно, это первое носимое фотоакустическое устройство, которое подходит для применения в здравоохранении".

В журнале Optics Letters ученые описали свою новую систему, состоящую из часов с интерфейсом для визуализации, портативного компьютера и рюкзака с лазером и блоком питания. Конечно, это не такое "носимое" устройство, как вы сначала подумали, тем не менее носить его можно.

Испытания с участием добровольцев, показали, что устройство можно использовать для наблюдения за изменениями кровотока во время различных видов деятельности, например ходьбы.

Фотоакустическая визуализация — это методика, которая формирует изображения путем измерения индуцированных светом звуковых волн, возникающих при поглощении света в тканевых структурах. Анализ интенсивности и распределения фотоакустического сигнала позволяет получить представление о функциональных и структурных характеристиках микрососудов, которые могут быть изменены при различных заболеваниях. Хотя фотоакустическая визуализация все еще остается преимущественно инструментом ученых, она начинает находить клиническое применение в таких областях, как онкология, сосудистая и дерматологическая визуализация.

Чтобы превратить громоздкий прибор в то, что можно носить с собой, ученые разработали компактную систему фотоакустической микроскопии с оптическим разрешением на основе компактного импульсного лазера, герметичного световода и интегрированной электронной системы, размещенной в рюкзаке весом 7 кг. Они также разработали портативное устройство для хранения изображений и создали миниатюрный интерфейс визуализации типа часов с регулируемой фокальной плоскостью и экраном для отображения изображений в режиме реального времени.

Ученые разработали систему таким образом, чтобы ее можно было использовать для визуализации, когда пользователь свободно передвигается. Кроме того, она оснащена лазером с адаптируемым фокусом, что необходимо для визуализации многослойных структур, таких как кожа. Система фотоакустической визуализации имеет латеральное разрешение 8,7 мкм, что достаточно для визуализации большинства микрососудов в коже, а максимальное поле зрения составляет около 3 мм в диаметре, что достаточно для захвата деталей микрососудов.

Ученые протестировали устройство, чтобы оценить функцию переключения фокуса часов и способность системы определять изменения кровотока в течение длительного времени в различных условиях, например, во время ходьбы и при использовании манжеты, временно блокирующей приток крови к руке. Эти испытания показали, что система удобна в использовании, компактна и достаточно стабильна, чтобы обеспечить свободу передвижения.