Исследователи Самарского университета разработали надежный и эффективный алгоритм цифровой обработки изображений, направленный на улучшение видимости вен. По замыслу авторов, эта технология поможет медицинским работникам более точно вводить иглу в вену, особенно в ситуациях, когда сосуды плохо просматриваются невооружённым глазом.
Опубликованные данные представлены в журнале Journal of Biomedical Photonics & Engineering. В современной медицинской диагностике часто требуется прокалывание вены для взятия биоматериала или других манипуляций.
Тем не менее, при труднодоступных венах возникает сложность визуализации, что осложняет работу медиков, например, при заборе крови. Для решения этой задачи сейчас активно исследуются различные оптические технологии, включая визуализацию сосудов в ближнем инфракрасном диапазоне, напоминающую ночное видение.
Однако такие методики имеют ограничения, среди которых небольшая глубина проникновения и недостаточный контраст снимков. Также существующие цифровые алгоритмы обработки изображений, применяемые в этих технологиях, демонстрируют слабую стабильность и невысокую производительность.
Самарские учёные предложили новый алгоритм цифровой обработки, который эффективно улучшает отображение вен. Он базируется на дискретном преобразовании Фурье — математической операции, используемой для анализа и модификации цифровых сигналов, широко применяемой при сжатии аудио и изображений, например, в форматах MP3 и JPEG, рассказал аспирант кафедры лазерных и биотехнических систем Никита Ремизов.
«Анализ изображения в пространстве Фурье позволяет точно и эффективно усиливать области с резкими перепадами яркости соседних пикселей. Такие резкие переходы соответствуют высокочастотным компонентам двумерного спектра», — пояснил он. Ремизов добавил, что использование быстрого преобразования Фурье позволяет применять доступные вычислительные мощности для обработки изображений в реальном времени.
По мнению исследователей, предложенный метод превосходит существующие по уровню разграничения пикселей, относящихся к венам, и тех, что принадлежат окружающим тканям.
«Новый алгоритм является частью разработки отечественного устройства для визуализации вен. Этот прибор должен быть прост в производстве, в том числе с учётом современных санкционных ограничений, а также удобным и эффективным в работе с пациентами, имеющими высокий индекс массы тела или другие трудности при выполнении венепункции», — отметил Ремизов.
В настоящий момент продолжается работа над оптимизацией оптической схемы будущего устройства. Совместно с алгоритмической обработкой изображений это позволит получать качественную визуализацию вен даже в сложных случаях, например, при выраженной пигментации кожи, недоступной традиционным методам.