Ученые Самарского университета успешно создали передовой и надежный алгоритм цифровой обработки изображений, значительно повышающий четкость отображения кровеносных сосудов. По замыслу авторов, эта разработка призвана помочь медицинским работникам более точно выполнять инъекции и другие процедуры, требующие доступа к венам, особенно в тех случаях, когда сосуды трудно различимы невооруженным глазом. Результаты исследования были опубликованы в престижном журнале Journal of Biomedical Photonics & Engineering.
Современная медицинская диагностика зачастую требует внутривенных вмешательств. Однако поиск и пункция вен может представлять серьезные трудности для медицинского персонала, например, при взятии анализов крови, поскольку кровеносные сосуды не всегда хорошо видны на поверхности кожи.
Для решения этой актуальной проблемы активно исследуются и применяются различные оптические технологии, включая инфракрасную визуализацию, аналогичную системам ночного видения. Тем не менее, существующие подходы имеют ограничения, такие как небольшая глубина проникновения и низкий контраст изображения. Кроме того, применяемые цифровые алгоритмы обработки изображений часто страдают от недостаточной стабильности и производительности.
Группа исследователей из Самарского университета представила усовершенствованный и высокоэффективный алгоритм для улучшения визуализации вен. Как пояснил аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета Никита Ремизов, в основе алгоритма лежат операции на базе дискретного преобразования Фурье – метода, используемого в цифровой обработке сигналов, схожего с технологиями сжатия аудио (MP3) и изображений (JPEG).
“Обработка изображений в Фурье-пространстве обеспечивает эффективное и точное усиление областей с резкими перепадами интенсивности пикселей. Участки, соответствующие высоким частотам в двумерном спектре, указывают на четкие границы и переходы на изображении. Применяя быстрое преобразование Фурье, мы можем использовать относительно недорогие вычислительные ресурсы и обрабатывать изображения в режиме реального времени”, – уточнил Ремизов.
По оценке ученых, их новая разработка превосходит существующие аналоги в способности эффективно разделять пиксели, относящиеся непосредственно к венам, от пикселей, соответствующих окружающим тканям.
“Этот новый алгоритм является важным шагом в создании отечественного устройства для визуализации вен. Прибор будет разработан с учетом доступности производства, в том числе в условиях текущих ограничений, и должен быть максимально эффективным и удобным для врачей, работающих с пациентами, у которых венепункция затруднена из-за таких факторов, как высокий индекс массы тела”, – добавил Ремизов.
В настоящее время команда ученых сосредоточена на оптимизации оптической архитектуры будущего устройства. Это, в сочетании с усовершенствованной алгоритмической обработкой, позволит визуализировать вены даже в сложных случаях, например, при выраженной пигментации кожи, что ранее было труднодостижимо другими методами.
