Магистрантка ТПУ создала уникальный прибор для экспресс-диагностики гематом мозга

Проект магистрантки кафедры промышленной и медицинской электроники Томского политеха Кристины Тимченко получил двухлетнюю поддержку Фонда содействия развитию малых форм предприятий в научно-технической сфере, став одним из лучших на региональном смотре-конкурсе УМНИК.

Выигранный грант позволит финансировать дальнейшие исследования и создать прототип прибора, сообщает пресс-служба вуза.

Оптоэлектронная система для диагностики гематом мозга, разрабатываемая Кристиной Тимченко, станет уникальным прибором, не имеющим аналогов на отечественном рынке медицинской техники. Он позволит с высокой точностью выявлять серьезные последствия травм головного мозга — гематомы, их локализацию и объем.

Сегодня диагностировать гематому мозга возможно только в больничных условиях, пройдя одну из дорогостоящих процедур: магнитно-резонансную (МРТ) или компьютерную томографию (КТ). К недостаткам этих методов исследования, помимо высокой себестоимости и обязательно поликлинических условий, также относятся требования к квалификации специалистов, проводящих томографию и ряд противопоказаний для некоторых групп пациентов, например тех, кто имеет кардиостимулятор, импланты, избыточный вес и прочее.

Новая оптоэлектронная система диагностики станет компактной альтернативой МРТ и КТ.

«В небольших населенных пунктах или в условиях военных действий, чрезвычайных происшествий: аварий, природных катаклизмов — невозможно обеспечить проведение томографии незамедлительно, — поясняет Кристина Тимченко. — Но когда речь идет о гематоме мозга, любое временное промедление может стоить человеку здоровья или жизни».

Первичное обследование при помощи нового прибора поможет ответить на вопросы: есть ли гематома, где она локализована и какого размера. Следовательно, пациент получит быструю и адекватную медицинскую помощь, а при необходимости пройдет более тщательное исследование на томографе.

Новый метод исследования будет не только информативным, но и безопасным, поскольку обследование не оказывает на человеческий организм никакого негативного воздействия. А значит, у оптоэлектронной системы диагностики не будет противопоказаний.

На сегодняшний день единственным конкурентом оптоэлектронной системы политехников может считаться прибор американской компании InfraScan. Это переносной детектор внутричерепных гематом, работающий в ближнем инфракрасном диапазоне. Однако, по мнению ученых ТПУ, у него есть существенные недостатки — диагностика ведется с помощью всего одного источника и одного приемника излучения, то есть путем сравнения разницы данных с одного и другого полушария мозга. Американский прибор покажет, есть ли гематома, но не даст данных о том, где она расположена и какого размера, а именно это и важно для постановки диагноза.

«Главная задача устранить недостатки американского аналога, то есть научиться с высокой точностью диагностировать место расположения и объем гематомы, — рассказала победительница конкурса УМНИК. — Для этого мы увеличили число источников и приемников сигнала».

Прибор, разрабатываемый магистранткой ТПУ, представляет собой оптическое устройство, получающее и передающее данные, и блок, который их обрабатывает. В качестве источника излучения выступает лазер с двумя длинами волн, лежащими в красном и инфракрасном диапазонах и проникающими вглубь до 2,5 см.

Устройство работает на отраженном излучении, то есть принимает и анализирует сигнал, возвращенный молекулами головного мозга. Поскольку гематома из-за крови имеет красный цвет, она хорошо поглощает лучи красного и инфракрасного спектра и плохо их отражает, в отличие от здоровых тканей мозга, которые отражают сигнал сильнее. Таким образом, на основе анализа интенсивности возвращенного излучения и делается вывод о том, есть ли гематома у пациента.

Специально для проведения исследований Кристина совместно с ее научным руководителем Александром Аристовым, доцентом кафедры промышленной и медицинской электроники, создали специальный макет - фантом головы человека.

В будущем, по замыслу автора проекта, оптоэлектронная система диагностики гематом приобретет лаконичный дизайн. Прибор будет немногим больше смартфона, но более объемный. Внутри разместятся источник излучения, датчики, принимающие сигнал, и программа, его обрабатывающая. На одной стороне расположится либо сенсорный экран, либо экран с кнопками, на другой — оптические датчики (чуть толще медицинских иголок). Эксплуатация будущего прибора не потребует дополнительных специализированных знаний. Любой врач после небольшого инструктажа сможет с помощью прибора политехников диагностировать наличие или отсутствие гематомы мозга и принять решение о лечении или дальнейших медицинских исследованиях.

«В итоге мы планируем получить несложный в применении прибор», — рассказывает Кристина Тимченко. До получения готового прибора экспресс-диагностики магистрантке ТПУ предстоит провести еще не одно исследование. В рамках программы УМНИК первым шагом станет усовершенствование технической стороны, написание новой компьютерной программы, которая будет интерпретировать данные сканирования в понятные для врачей показания.

Хочешь всегда знать и никогда не пропускать лучшие новости о развитии России? У проекта «Сделано у нас» есть Телеграм-канал @sdelanounas_ru. Подпишись, и у тебя всегда будет повод для гордости за Россию.