Н.В. Калмыков1, А.Р. Александров2, П.Г. Рязанцев3, И.А. Кудашов4, С.И. Щукин5, И.В. Решетов6

1–5 МГТУ им. Н.Э. Баумана (Москва, Россия)

6 Клиника онкологии, пластической и реконструктивной хирургии и радиологии, Первый Московский  государственный медицинский университет имени И.М. Сеченова (Москва, Россия)

Постановка проблемы. Лечение местнораспространенных опухолей головы и шеи представляет серьезные сложности, связанные с труднодоступностью локализаций новообразований. Близкое расположение к жизненно важным системам (мозг, крупные кровеносные сосуды) и малые размеры оперируемых областей ограничивают выбор методов лечения. Поэтому разработка вспомогательных методов и аппаратных средств интраоперационной визуализации кровеносных сосудов для объективной оценки адекватности кровоснабжения и дифференцированного распознавания анатомических структур – особенно актуальное направление в биомедицинской оптике.

Цель работы – создание стенда для разработки, тестирования и модификации алгоритмов повышения качества изображения кровеносных сосудов на фоне окружающих тканей оптическим методом.

Результаты. Разработана экспериментальная установка для интраоперационной визуализации. Установлена клиническая проблема необходимости визуализации сосудов. Определена структура установки. Сформулированы требования к частям установки. Экспериментально обосновано использование хлорофилла в качестве новой жидкости для замещения крови. Разработана модель для оценки качества функций установки на основе MATLAB.

Практическая значимость. Полученные экспериментальные результаты имеют большую практическую значимость для проведения разработки биотехнической системы для интраоперационной визуализации сосудов.

Калмыков Н.В., Александров А.Р., Рязанцев П.Г., Кудашов И.А., Щукин С.И., Решетов И.В. Разработка экспериментального стенда для проектирования системы интраоперационной визуализации // Биомедицинская радиоэлектроника. 2021. Т. 24.  № 5. С. 30–40. DOI: 10.18127/j15604136-202105-04

1. Мадай Д.Ю., Мадай О.Д. Топографо-анатомическое обоснование эндовидеохирургических вмешательств в лечении новообразований средней и верхней зон лица // Опухоли головы и шеи: Материалы Петербургского онкологического форума «Белые Ночи». Санкт-Петербург. 2015. Т. 5. № 2. С. 55–66.
2. Пачес А.И. Опухоли головы и шеи. М.: Медицина. 1983. 416 с.
3. Решетов И.В. Реконструктивная и пластическая хирургия опухолей головы и шеи // Практическая онкология. 2003. Т. 4. № 1. С. 9–14.
4. Kusano M., Kokudo N., Toi M., Kaibori M. ICG Fluorescence Imaging and Navigation Surgery. Tokyo: Springer Japan. Inc. 2016. P. 474.
5. Grachev P.V., Abdulvapova Z.N., Linkov K.G., Galstyan G.R., Loschenov V.B. Near-infrared fluorescence imaging methods to evaluate blood flow state in the skin lesions. SPIE Proceedings. 2018. P. 106771K.
6. Holm C. Clinical Applications of ICG Fluorescence Imaging in Plastic and Reconstructive Surgery // The Open Surgical Oncology Journal. 2010. V. 2. P. 37–47.
7. Щербачев А.В., Бычков Е.А., Кудашов И.А., Щукин С.И. Ключевые особенности системы визуализации периферических вен // Биомедицинская радиоэлектроника. 2018. № 10. С. 31–36.
8. Таранов А.А., Колпаков А.В., Спиридонов И.Н. Визуализация подкожного кровеносного русла в ближней инфракрасной области спектра // Медицинская техника. 2011. № 4. С. 1–5.
9. Urbanaviсius L., Pattyn P., de Putte D.V., Venskutonis D. How to assess intestinal viability during surgery: A review of techniques // World J. Gastrointest Surg. 2011. V. 3(5). P. 59–69.
10. Тучин В.В. Оптика биологических тканей. Методы рассеяния света в медицинской диагностике. М.: Физматлит. 2013. 812 с.
11. Meinke M., Muller G., Helfmann J., Friebel M. Optical properties of platelets and blood plasma and their influence on the optical behavior of whole blood in the visible to near infrared wavelength range // Journal of Biomedical Optics. 2007. V. 12. № 1. P. 014024–1.
12. Molar extinction coefficients of oxy and deoxyhemoglobin compiled by Scott Prahl. URL: http://omlc.ogi.edu/spectra/hemoglobin (дата обращения: 20.04.2021)
13. Сафонова Л.П. Спектрофотометрия в функциональной диагностике. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2005. 67 с.
14. Brian W. Pogue., Michael S. Patterson. Review of tissue simulating phantoms for optical spectroscopy, imaging and dosimetry // Journal of Biomedical Optics. 2006. V. 11. № 4. Р. 79–83.
15. ГОСТ 3399-76. Трубки медицинские резиновые. Технические условия. М.: Изд-во стандартов. 1994. 22 с.
16. Liquid chlorophyll. URL: https://www.nowfoods.com/supplements/chlorophyll -liquid.html (дата обращения: 08.02.2021).
17. Змиевской Г.Н. Кобелев А.В. Спектральный комплекс типа КСВУ-23 в биомедицинских исследованиях / ред.: И.Н. Спиридонов, Г.Н. Змиевской. М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана. 2011. 24 с.
18. ELP-USBFHD05MT-KL36IR. URL: http://ozali.ru/i/32991611812.html (дата обращения: 02.04.2021).
19. IEC/TR 62251:2003. Multimedia systems and equipment – Quality assessment – Audio-video communication systems. 2003. P. 40.
20. Gonzalez R.S., Woods R.E. Digital Image Processing. New Jercy Prentice Hall. 2002. Р. 954.
21. Бомбелли Ж. Качество видео в системах с коммутацией потоков // Теле-Спутник. 2005. Т. 120. № 10. С. 58–64. 
22. Журавель И.М. Краткий курс теории цифровой обработки изображений [Электронный ресурс]. URL: https://hub.exponenta.ru/post/kratkiy-kurs-teorii-obrabotki-izobrazheniy734. (дата обращения: 13.02.2021).
23. Коровин Я.С., Хисамутдинов М.В. Метод получения незашумленного изображения на основе обработки видеопоследовательности // Компьютерная оптика. 2014. Т. 38. № 1. С. 112–117.
24. Шелухин О.И., Иванов Ю.А. Оценка качества передачи потокового видео в телекоммуникационных сетях с помощью программно-аппаратных средств // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2009. № 4. С. 48–56.