Мониторинг скорости кровотока в венулах брыжейки крыс

Аннотация

Разработка систем для регистрации и автоматической обработки информации о непосредственной реакции микрососудов на различные факторы является важной задачей для доклинического испытания новых препаратов, воздействующих на систему микроциркуляции. Цель исследования – модификация метода on-line-регистрации и обработки интравитальных изображений микрососудов для изучения динамики скорости кровотока при возмущающих воздействиях. Методика. Представлена усовершенствованная методика регистрации скоростей линейного кровотока в микрососудах и обработки интравитальных изображений. Для визуальной фиксации изменения скорости кровотока использовали макроскоп (Wild M420, Швейцария), объектив (Makrozoom 6.3-32х), быстродействующую цифровую камеру (Basler acA2000-165uc USB3.0, Германия) c матрицей CMOSIS CMV2000. Камера позволяет получать полнокадровые изображения 2000×1000 пикселей с частотой 165 кадров/с, а линейные изображения с частотой 8000 кадров/с, что позволяет фиксировать достаточно широкий диапазон линейных скоростей кровотока. Масштаб полученного с помощью системы «микроскоп – камера изображения» составляет 0,7 микрона на пиксел, что дает возможность измерения скоростей от 0,1 до 150 мм/с. В работе был использован метод оцифровки и анализа изображений на основе пакета программ «МультиМедиа Каталог» версии 2.3 («MMCatalog», Россия). Анализ скорости кровотока основан на непосредственном измерении скорости движения потока клеток крови. При измерении скорости определяется смещение потока клеток крови между двумя измерениями через заданный промежуток времени. Для этого на изображение кровотока в выбранном участке микрососуда наносится линейный маркер, ориентированный вдоль русла сосуда. После запуска процесса измерений камера каждую секунду переводится в режим линейной съемки вдоль маркера. Производится съемка серии из 5–6 измерений линейных изображений с заданным интервалом времени, по ним строятся оптические срезы и измеряется относительное смещение кривой. Смещение кривой определяется методом оценки суммы разностей одного массива яркостей графика от другого при сканировании от –20 до +20% от текущей позиции. Позиция, соответствующая минимальной сумме разностей, считается величиной смещения графиков. Эта процедура проводится для всех 5–6 пар измерений. Из полученных значений смещения графиков выбирается медиана, которая и используется как результат измерения скорости. Затем камера опять переводится в режим съемки полнокадровых изображений, что позволяет контролировать положение маркера в реальном времени. Во время эксперимента могут происходить перемещения объекта из-за движения или дыхания животного. Для корректировки положения маркера на изображении сосуда есть возможность изменения его позиции во время измерений. Программа фиксирует полученные значения смещения графиков и, как следствие, скорость кровотока. В зависимости от скорости кровотока программа позволяет регулировать число измерений в единицу времени, что дает возможность поддерживать стабильность измерения скорости. Для снижения влияния высокочастотного шума проводится сглаживание графиков с помощью скользящего усреднения. Интенсивность усреднения регулируется в процессе измерений. Регистрация скорости кровотока в выбранном участке проводится непрерывно в течение всего эксперимента. Схема проведения эксперимента: — запись исходного кровотока в течение 180 с — регистрация кровотока во время лазерного облучения — 300 с — регистрация кровотока после воздействия – 300 с. Результаты. Данный способ регистрации скорости кровотока позволяет фиксировать повышение скорости кровотока в венулах как во время воздействия лазерным излучением (662 нм), так и после завершения облучения. Заключение. Предложенная методика обработки интравитальных изображений кровотока дает возможность регистрации в режиме реального времени быстрых изменений скорости кровотока в микрососудах при возмущающих воздействиях.