Система SFDI получает данные изображений, которые обрабатываются. В верхнем ряду показаны необработанные изображения, полученные на пространственной частоте постоянного тока и 0,1 мм−1 с тыльной поверхности руки субъекта при 880 нм. Полученные изображения демодулируются и калибруются, а данные диффузного отражения преобразуются в коэффициенты поглощения и приведенного рассеяния с использованием таблицы поиска (LUT). Кредит: A. Pilvar et al., адаптировано из Biophotonics Discovery (2024). DOI: 10.1117/1.BIOS.1.2.025004
Динамика уровней питательных веществ и липидов в крови после потребления жирной пищи является важнейшим показателем как текущего, так и будущего здоровья сердечно-сосудистой системы. Традиционно измерение этих циркулирующих веществ включало инвазивные заборы крови, которые нецелесообразны для регулярного отслеживания состояния здоровья.
Исследователи изучают неинвазивные методы оценки здоровья сердечно-сосудистой системы, которые могут улучшить мониторинг постпрандиальных эффектов и помочь выявить факторы, способствующие сердечно-сосудистым заболеваниям. Перспективным подходом является бесконтактный оптический метод визуализации, называемый «визуализация в пространственной частотной области» (SFDI), который количественно определяет свойства тканей и гемодинамику.
Недавнее исследование, проведенное исследователями из Бостонского университета, Гарвардской медицинской школы и больницы Brigham and Women's Hospital, изучило, как состав пищи влияет на свойства кожной ткани вскоре после еды. Как сообщается в Biophotonics Discovery, исследовательская группа сосредоточилась на периферической ткани руки, чтобы понять немедленное воздействие обезжиренной и жирной пищи.
Используя SFDI, исследователи наблюдали за 15 субъектами, которые потребляли оба типа пищи в разные дни. Команда делала снимки тыльной стороны руки каждого субъекта каждый час в течение пяти часов после еды, анализируя три определенные длины волн для оценки концентраций гемоглобина, воды и липидов.
Результаты выявили значительные различия в реакциях тканей. Пища с высоким содержанием жиров привела к увеличению насыщения тканей кислородом, в то время как пища с низким содержанием жиров вызвала снижение, что говорит о том, что диетический жир может влиять не только на общее состояние здоровья, но и на немедленные физиологические реакции. Пиковые изменения произошли через три часа после еды, совпав со скачками уровня триглицеридов.
Помимо визуализации, исследователи отслеживали артериальное давление и частоту сердечных сокращений, а также проводили заборы крови для измерения уровня триглицеридов, холестерина и глюкозы. Результаты показали, что изменения оптического поглощения на определенных длинах волн точно соответствуют изменениям концентрации липидов.
Основываясь на этих идеях, команда затем обучила модель машинного обучения с использованием данных SFDI для прогнозирования уровней триглицеридов, достигнув точности в пределах 40 мг/дл. Такая точность может проложить путь к неинвазивному мониторингу здоровья сердечно-сосудистой системы.
Старший автор Даррен Роблиер, профессор биомедицинской инженерии в Бостонском университете, замечает: «Исследование предполагает, что SFDI может служить многообещающей альтернативой, позволяя легче контролировать, как прием пищи влияет на здоровье сердечно-сосудистой системы». Он добавляет: «В целом эти результаты подчеркивают сложную взаимосвязь между диетой, реакцией организма и риском сердечно-сосудистых заболеваний, что указывает на необходимость дальнейшего изучения неинвазивных методов оценки».
Дополнительная информация: Анахита Пилвар и др., Повышенная оксигенация периферических тканей и концентрация гемоглобина после приема пищи с высоким содержанием жиров, измеренная с помощью визуализации в области пространственных частот, Biophotonics Discovery (2024). DOI: 10.1117/1.BIOS.1.2.025004 Предоставлено SPIE
