Исследователи из Самарского университета разработали высокоэффективный и надежный алгоритм для цифровой обработки изображений, направленный на улучшение видимости кровеносных сосудов. По мнению ученых, данная разработка станет незаменимым инструментом для медицинских специалистов, значительно повышая точность введения иглы во время различных процедур, особенно когда вены не различимы невооруженным глазом. Подробные результаты исследования были опубликованы в престижном журнале Journal of Biomedical Photonics & Engineering.
Современная медицинская диагностика зачастую требует внутривенных манипуляций. Однако нередки случаи, когда кровеносные сосуды остаются невидимыми, что создает серьезные трудности для медперсонала, например, при взятии образцов крови.
Для решения этой актуальной проблемы активно развиваются различные оптические методы, включая технологии визуализации вен в ближнем инфракрасном диапазоне, схожие с системами ночного видения. Тем не менее, эти подходы имеют свои ограничения, такие как недостаточная глубина проникновения и низкий контраст изображения. Кроме того, применяемые в них алгоритмы цифровой обработки зачастую страдают от низкой стабильности и производительности.
Команда ученых Самарского университета представила новаторский и стабильный алгоритм цифровой обработки изображений, специально разработанный для улучшения визуализации вен. Аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем Самарского университета Никита Ремизов пояснил, что этот алгоритм основан на эффективном использовании дискретного преобразования Фурье. Данная операция, широко применяемая в алгоритмах оцифровки сигналов (подобно тем, что используются для сжатия аудио в MP3 или изображений в JPEG), позволяет значительно усилить четкость изображения.
Ремизов отметил: «Обработка изображений в Фурье-пространстве позволяет эффективно и точно выделять участки с резкими изменениями интенсивности пикселей. Эти участки, соответствующие высоким частотам в двумерном спектре, отображают резкие границы на изображении. Благодаря применению быстрого преобразования Фурье, мы можем использовать сравнительно недорогие вычислительные ресурсы и обрабатывать изображения в реальном времени».
По оценкам исследователей, их новая разработка значительно превосходит существующие методы по способности эффективно отделять пиксели, относящиеся к венам, от пикселей, соответствующих окружающим тканям человеческого тела.
«Разработанный алгоритм является ключевым этапом в создании отечественного аппарата для визуализации вен. Прибор призван быть доступным для производства, в том числе в условиях импортозамещения, а также обеспечивать высокую эффективность и удобство использования для врачей, особенно при работе с пациентами, у которых пункция вен затруднена из-за высокого индекса массы тела или других факторов», — добавил Никита Ремизов.
В настоящее время научная группа активно работает над оптимизацией оптической системы будущего устройства. В сочетании с передовой алгоритмической обработкой изображений это позволит обеспечить невиданный ранее уровень визуализации вен, что будет особенно ценно в сложных случаях, например, при выраженной пигментации кожи.
Дмитрий Верхов