Петербургские ученые создали первый отечественный комплекс для мгновенной оценки состояния кровоснабжения головного мозга
Ученые из Национального медицинского исследовательского центра имени В.А.Алмазова и Санкт-Петербургского политехнического университета Петра Великого представили первый в России и не имеющий прямых мировых аналогов программно-аппаратный комплекс для оценки в режиме реального времени церебральной ауторегуляции – ключевого механизма защиты мозга от перепадов артериального давления. Разработка позволит врачам в отделениях реанимации и нейрохирургии мгновенно получать критически важные данные о кровоснабжении мозга и своевременно корректировать лечение пациентов с инсультами и другими тяжелыми патологиями.
Церебральная ауторегуляция (ЦА) – это механизм, который поддерживает стабильный кровоток в сосудах головного мозга, несмотря на снижение или повышение артериального давления человека. Этот «автопилот» может дать сбой – например, после инсульта или тяжелой черепно-мозговой травмы. Существующие в настоящее время методы неинвазивной оценки ЦА предполагают постобработку данных, которая занимает около 2-3 часов на сбор, преобразование и анализ информации. Трансформация терапевтических подходов требует получения данных о состоянии ЦА в режиме реального времени, непосредственно во время исследования. Это позволяет регистрировать показатели ЦА в динамике, что особенно ценно при проведении функциональных проб и мониторинга состояния пациентов.
Для решения данной задачи группой ученых из Российского научно-исследовательского нейрохирургического института имени проф. А.Л. Поленова филиала НМИЦ имени В.А. Алмазова и СПбПУ Петра Великого разработан программно-аппаратный комплекс (ПАК) мирового уровня.
«В условиях интенсивной терапии применение ПАК для оперативной оценки состояния ЦА у пациентов с тяжелыми поражениями головного мозга позволяет значительно ускорить процесс принятия решений врачами. Это крайне важно для своевременной корректировки церебрального перфузионного давления, что является приоритетной задачей в эффективной терапии отека мозга, вторичной ишемии и рецидивирующих кровоизлияний», – подчеркнул заведующий научно-исследовательской лабораторией патологии мозгового кровообращения ФГБУ «НМИЦ им. В. А. Алмазова» Минздрава России профессор Владимир Семенютин.
Принцип работы основан на мониторинге очень медленных, спонтанных колебаний артериального давления и линейной скорости кровотока в средних мозговых артериях (их регистрируют с помощью неинвазивных методов – фотоплетизмографии и транскраниальной допплерографии). Ключевой показатель – фазовый сдвиг (разница в ритмах) между этими двумя «пульсами» в особом низкочастотном диапазоне, так называемых волнах Майера.
Главное ноу-хау ученых – специальные математические алгоритмы, которые анализируют эти сигналы не после, а прямо во время исследования. Комплекс использует два мощных метода обработки данных – кратковременное преобразование Фурье и вейвлет-анализ (непрерывное вейвлет-преобразование). Последний метод, по данным исследования, оказался более чувствительным и позволяет лучше «ловить» моменты, когда ауторегуляция включается или выключается, обеспечивая более высокое разрешение во времени и частоте. Вся обработка происходит настолько быстро, что результат отображается на экране практически мгновенно.
Высокая эффективность и информативность комплекса подтверждена результатами проведенных клинических испытаний. Как отметила профессор Высшей школы компьютерных технологий и информационных систем Института компьютерных наук и кибербезопасности СПбПУ Галина Малыхина, ПАК может применяться как для диагностики состояния ЦА у пациентов в реальном времени, так и для изучения механизмов регуляции мозгового кровообращения у здоровых людей. Предложенные алгоритмы минимизируют риск методических погрешностей и позволяют значительно сократить время, необходимое для получения информации, что особенно важно для принятия неотложных решений.
Внедрение ПАК в клиническую практику открывает новый этап в прикроватном мониторинге пациентов в критическом состоянии. Сегодня в палатах интенсивной терапии в режиме реального времени отслеживают десятки показателей: давление, пульс, насыщение крови кислородом, внутричерепное давление. Однако ключевой параметр – адекватность кровоснабжения мозга – оставался «за кадром» из-за сложности его мгновенной оценки. Новый ПАК встраивается в эту систему, давая врачам патогенетически обоснованный инструмент для персонализированного управления церебральным перфузионным давлением. Это означает, что терапия – например, подбор препаратов для повышения или понижения давления – может основываться не на усредненных нормативах, а на точных данных о том, как в данный конкретный момент сосуды конкретного пациента защищают его мозг.
«Создание этого уникального программно-аппаратного комплекса стало еще одним выдающимся результатом совместной работы наших исследователей в области медицины, математики и инженерии. Его внедрение в клиническую практику открывает новые возможности для оперативного оказания персонализированной медицинской помощи, сохранения жизни и здоровья пациентов с самыми тяжелыми патологиями.
Мы продолжим оказывать всяческое содействие в раскрытии инновационного потенциала наших вузов и научных организаций, ускоренном внедрении и масштабировании их перспективных разработок. Поддержка науки и новых технологий – один из ключевых приоритетов Губернаторской программы стратегического развития нашего города», - подчеркнул вице-губернатор Владимир Княгинин.
На следующем этапе ученые планируют интегрировать в комплекс методы искусственного интеллекта для углубленного анализа данных. Цель – не просто диагностировать текущее состояние, но и прогнозировать риски развития вторичных сосудистых осложнений у нейрохирургических пациентов. Использование искусственного интеллекта позволит не только выявлять функциональные отклонения на ранних стадиях, когда они ещё поддаются коррекции, но и более точно определять показания к хирургическому лечению.
