Исследователи Самарского университета создали высокоэффективный цифровой алгоритм, который значительно улучшает видимость вен на изображениях. По замыслу ученых, это новшество поможет медицинским специалистам более точно проводить инъекции и другие манипуляции с сосудами, особенно когда вены трудно различимы невооруженным глазом. Подробности этого открытия были опубликованы в престижном научном издании Journal of Biomedical Photonics & Engineering.
Многие современные методы лабораторной диагностики и лечения требуют точного введения иглы в вену пациента. Однако бывают случаи, когда кровеносные сосуды не видны на поверхности кожи, что создает значительные трудности для медицинского персонала, например, при заборе крови или установке внутривенного катетера.
Для решения этой проблемы ученые активно развивают различные оптические методы, включая визуализацию вен в ближнем инфракрасном диапазоне, что схоже с работой камер ночного видения. Тем не менее, существующие технологии сталкиваются с ограничениями, такими как недостаточная глубина проникновения и низкий контраст получаемого изображения. Кроме того, цифровые алгоритмы обработки, используемые в этих методах, зачастую демонстрируют низкую стабильность и производительность.
Ученые Самарского университета предложили эффективный и надежный алгоритм цифровой обработки изображений для повышения четкости визуализации вен. Как пояснил аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета Никита Ремизов, в основе их разработки лежит дискретное преобразование Фурье — математическая операция, широко используемая в алгоритмах оцифровки сигналов, например, при сжатии звука в формате MP3 или изображений в JPEG.
«Обработка изображения в пространстве Фурье позволяет эффективно и точно усиливать на изображении участки, где происходят резкие изменения интенсивности соседних пикселей. Именно эти участки, находящиеся в области высоких частот двумерного спектра, соответствуют четким переходам, которыми являются контуры вен. Благодаря быстрому преобразованию Фурье, мы можем использовать относительно доступные вычислительные модули и обрабатывать изображения в реальном времени», — объяснил Никита Ремизов.
По мнению исследователей, их новая разработка значительно превосходит существующие методы в плане эффективного отделения пикселей, соответствующих венам, от пикселей, относящихся к окружающим тканям организма.
Ремизов также сообщил, что разработанный алгоритм является одним из ключевых этапов в создании отечественного прибора для визуализации вен. Этот прибор должен быть не только доступным в производстве, что особенно важно в современных условиях, но и максимально эффективным и удобным для врачей, работающих с пациентами, у которых венопункция затруднена из-за высокого индекса массы тела или других факторов.
В настоящее время команда ученых сосредоточена на оптимизации оптической конфигурации будущего устройства. Ожидается, что в сочетании с усовершенствованной алгоритмической обработкой изображений, это позволит достичь визуализации вен, которая недоступна для других методов, например, в случаях выраженной пигментации кожи.
