Разработка методов и средств ультразвуковой кардиографии малых биологических объектов in vivo. тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Зыкова Лидия Александровна

• Зыкова Лидия Александровна
• кандидат наук
• 2026

Оглавление диссертации кандидат наук Зыкова Лидия Александровна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛЫХ ОРГАНИЗМОВ IN VIVO

1.1. Методы исследования биологических объектов с помощью электромагнитных волн

1.2. Исследование биологических объектов с помощью ультразвуковых методов

1.2.1. Устройства акустической визуализации на основе фазированных ультразвуковых решеток

1.2.2. Сканирующий акустический микроскоп

1.3. Режимы акустический визуализации

Выводы к главе

ГЛАВА 2. РАЗРАБОТКА ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОГО СТЕНДА И МЕТОДИКИ

ПРОВЕДЕНИЯ ИССЛЕДОВАНИЙ IN VIVO

2.1. Устройство и принцип работы экспериментальной установки

2.1.1. Разработка экспериментального стенда

2.1.2. Совмещение осей акустической и оптической систем

2.2. Управляющее программное обеспечение экспериментального стенда

2.3. Подготовка исследуемого объекта к эксперименту

2.3.1. Выбор иммерсионной среды

2.3.2. Разработка и выбор иммерсионной ячейки

2.3.3. Методика исследования деятельности сердца рыбы Danio rerio

Выводы к главе

ГЛАВА 3. СИНХРОНИЗАЦИЯ УЛЬТРАЗВУКОВЫХ СИГНАЛОВ К СЕРДЕЧНОМУ РИТМУ

3.1. Метод синхронизации ультразвуковых сигналов к сердечному ритму при слабом изменении его периода

3.2. Алгоритм цифровой обработки оптических и ультразвуковых данных

3.3. Метод синхронизации ультразвуковых сигналов к сердечному ритму при асинхронном поведении периода

3.4. Алгоритм цифровой обработки оптических и ультразвуковых данных

3.5. Оценка погрешности синхронизации ультразвуковых данных к оптическим сигналам

Выводы к главе

ГЛАВА 4. ИЗМЕРЕНИЕ ПАРАМЕТРОВ СЕРДЦА ИССЛЕДУЕМОГО ОБЪЕКТА

4.1. Особенности формирования ультразвуковых и оптических изображений биологических объектов

4.2. Ультразвуковая визуализация сердца

4.3. Экспериментальная апробация метода синхронизации

4.4. Цифровой анализ структуры пространственно-временных сигналов

4.5. Определение параметров кровотока

4.5.1. Метод определения скорости кровотока, основанный на вычислении вертикального смещения частиц

4.5.2. Корреляционный метод

4.5.3. Исследование погрешности измерения скорости кровотока

4.6. Исследование движения стенок сердца

4.7. Применение разработанных методов и средств для обнаружения нарушений функционального состояния сердца

4.7.1. Аритмия

4.7.2. Оводнение перикардиальной области

Выводы к главе

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Приложение А. Акт об использовании результатов работы в МГУ им. М.В. Ломоносова

Приложение Б. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ

№ 2025617864 «Программа обработки высокочастотных эхокардиографических сигналов с целью визуализации и определения параметров сердца малых организмов»

Приложение В. Патент на полезную модель № 236416 «Устройство для неинвазивного

исследования сердечной деятельности низших позвоночных»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования

В последние десятилетия биология развития стала одним из передовых направлений современной науки, которое дало уникальные по своей значимости результаты. К числу объектов биологии развития относятся несколько десятков видов животных, в том числе лабораторные мыши, эмбрионы цыплят, рыбы. В последнее время начали активно пропагандировать использование низших позвоночных, а именно рыб, на ранних стадиях развития, в качестве модельного объекта не только в биологии развития, но и в области медицины, экологии, фармацевтики, и др. [1-4]. Одним из наиболее популярных модельных организмов стала рыба Вато гегго (данио-рерио), организм которой удовлетворяет многим критериям биологической модельной системы для изучения процессов развития. Например, ввиду своих маленьких размеров, этот вид рыбок может выращиваться в небольшой лаборатории в большом количестве. Они доступны для полного генетического анализа, необходимого для обнаружения наследственных связей между поколениями, на них можно исследовать влияние различных лекарств и патогенных факторов на развитие как в течении жизни, так и в ряду поколений [3]. Для различных научных исследований рыба Вато гегго удобна тем, что у нее быстрый процесс эмбрионального развития и короткий репродуктивный цикл. У низших позвоночных характерный размер эмбриона составляет 1-3 мм. Уже к 24 часам после оплодотворения яйцеклетка превращается в эмбрион, который, по большей части, сформирован. К этому времени происходит формирование зародышевого диска, деление бластомеров, образование бластулы, формирование и распространение клеточной массы, развитие органов, нервной системы, сердца и системы кровообращения [5].

Важной особенностью рыб Вато гегго является их оптическая прозрачность на ранних стадиях развития в сравнение с ограниченной доступностью органов у других модельных объектов. Оптический доступ к внутренней структуре дает возможность изучать сердечнососудистую систему низших позвоночных, что в настоящее время вызывает значительный интерес [6; 7].

Особый интерес представляют кардиологические исследования живых организмов, для проведения которых разработаны многочисленные передовые методы, прежде всего оптические, на основе конфокальной микроскопии, оптической когерентной томографии, флуоресцентной микроскопии и других методов. Оптические методы позволяют получать информацию об

объекте, не прибегая к физическому контакту с ним, и наблюдать протекающие процессы в организме в режиме реального времени. Такие методы применяются для наблюдения за строением объекта, его ростом, делением клеток, развитием сердца и кровотоком. Визуализация с помощью света имеет некоторые ограничения в наблюдении за органами, расположенными внутри образца из-за низкой контрастности структурных элементов на стадии зародыша и рассеяния света на оптических неоднородностях. Большинство методов оптической микроскопии основаны на использовании излучения высокой интенсивности и на окрашивании объекта, что оказывает разрушительное воздействие на живой организм и представляет серьезную проблему при длительном исследовании.

Хотя оптические методы надежны и проверены, для изучения малых живых организмов перспективными являются и другие методы, в частности акустическая микроскопия. Методы, основанные на использовании ультразвука, представляют собой высокоэффективные неинвазивные инструменты, позволяющие наблюдать за процессами развития организмов т \1\о с минимальным воздействием на них. Эти методы не только обеспечивают получение достоверных результатов, но и способствуют сохранению исследуемого объекта без повреждений для долгосрочного наблюдения за его дальнейшим развитием. Преимущество акустической микроскопии заключается в получении ультразвуковых изображений с высоким разрешением не только в фокальной плоскости, но и вдоль направленного пучка, что приводит к возможности визуализации трехмерной структуры объекта. Это позволяет анализировать пространственное распределение упруго-вязкостных свойств и обеспечивает высокий контраст для объектов, которые могут быть непрозрачными или плохо видимыми в оптическом диапазоне.

Ультразвуковые исследования сердечно-сосудистой системы малых низших позвоночных являются важным, развивающимся диагностическим инструментом на сегодняшний день. Для визуализации организмов с размерами сердца от 1 мм до 10 см используются стандартные ультразвуковые приборы, которые коммерчески доступны. Частота работы таких устройств достигает 10 МГц, они отличаются быстродействием, однако имеют недостаточно высокое пространственное разрешение, особенно при измерении кровотока. Это позволяет проводить исследования, к примеру, на взрослых особях рыб, но затрудняет визуализацию объектов малых размеров. Поэтому в данной работе для рыб на более ранних стадий предлагается методика исследования с использованием сканирующего акустического микроскопа (САМ), работающего в диапазоне частот от 20 до 200 МГц. Этот подход позволяет визуализировать сердце рыб и анализировать изменения в сердечно-сосудистой системе на ранних стадиях развития с размерами сердца 100-200 мкм. По сравнению с коммерчески доступными ультразвуковыми сканерами, САМ обеспечивает регистрацию эхо-сигналов при фиксированном положении

датчика с достаточным пространственным разрешением порядка 10 мкм и высокой частотой повторения зондирующих импульсов от 10 до 20 кГц.

В акустическом микроскопе используется фокусирующий датчик высокого разрешения, который записывает ультразвуковой сигнал в некоторой фиксированной точке. Несмотря на возможность получения данных с высокой частотой дискретизации по времени, такая акустическая система не позволяет одновременно регистрировать сигналы в различных точках объекта. Это приводит к потере временных соотношений между процессами, происходящими в разных областях сердца, без знания которых невозможно исследовать динамические параметры сердечной деятельности. В связи с этим, предложен метод, основанный на синхронизации данных, полученных в различных точках объекта, с использованием сигнала, содержащего информацию о частоте и фазе сердечных сокращений. В качестве источника таких сигналов можно было бы использовать электрокардиограмму, однако для изучения малых организмов ее запись либо невозможна, либо являются травмирующей. Поэтому для проведения исследований и визуализации повторяющихся процессов в биологических объектах на ранних стадиях предлагается использовать модуляцию интенсивности в оптических изображениях как альтернативный источник сигналов.

Таким образом, возникает необходимость в разработке метода, который позволит восстановить временные соотношения между фазами сердечной деятельности и ультразвуковыми данными, регистрируемыми в различных областях сердца. Кроме того, требуется создание комбинированного экспериментального стенда, который объединит ультразвуковые и оптические методы для проведения комплексного исследования динамики сердца малых организмов, таких как Danio rerio.

Цель и задачи диссертационной работы

Цель диссертационной работы заключается в разработке методов и аппаратно-программных средств ультразвукового исследования деятельности сердца малых организмов in vivo с возможностью параллельной визуализации в оптическом диапазоне.

Для достижения этой цели в работе решались следующие задачи:

1. Разработать концепцию определения параметров сердечной деятельности малых организмов in vivo с использованием акустической и оптической микроскопии.

2. Разработать экспериментальный стенд для исследования деятельности сердца на ранних стадиях развития на основе использования специализированной высокочастотной ультразвуковой системы, сочлененной с классическим оптическим микроскопом.

3. Разработать неинвазивный метод исследования сердечной деятельности малых организмов in vivo с использованием экспериментального стенда.

4. Разработать метод синхронной регистрации ультразвуковых и видеоданных при исследовании квазипериодических процессов в сердце малых организмов.

5. Разработать алгоритмы ультразвуковой визуализации динамики сердца, включая анализ движения сердечных камер и кровотока, с последующим определением параметров сердца.

6. Провести тестирование стенда и методов на малых организмах на ранних стадиях развития.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Разработан метод исследования сердечной деятельности малых биологических объектов на ранних стадиях развития in vivo, который, в отличие от известных методов, позволяет одновременно регистрировать ультразвуковые и оптические данные.

2. Разработан экспериментальный стенд, предназначенный для изучения сердца малых организмов in vivo, в котором совмещена ультразвуковая система визуализации с высоким пространственным разрешением и оптический микроскоп.

3. Разработан метод синхронизации ультразвуковых данных, записанных в разных пространственных точках, с фазами сердечного ритма, определенных по видеоданным.

4. Разработаны алгоритмы обработки ультразвуковых данных, предназначенные для визуализации сердца исследуемых объектов, размеры которого составляют 100-300 мкм. Алгоритмы позволяют получать пространственно-временное распределение скорости кровотока, оценивать временные зависимости размеров и формы сердечных камер и стенок сердца.

Практическая значимость диссертационной работы заключается в следующем:

1. Предложенный неинвазивный метод и экспериментальный стенд позволяют получать как ультразвуковые, так и оптические данные для изучения сердца малых организмов in vivo, измерения физических характеристик, таких как пространственное и временное распределение скорости кровотока и стенок камер сердца.

2. Разработанные алгоритмы ультразвуковой визуализации изучаемых объектов могут быть использованы для оценки функционального состояния и динамики развития сердца организмов под воздействием внешних факторов, таких как вирусы и бактерии, а также температура, химический состав воды и др.

Положения, выносимые на защиту:

1. Разработанные методы и аппаратно-программные средства позволяют исследовать in vivo сердце низших позвоночных на ранних стадиях развития (эмбриональной и личиночной) с характерными размерами сердца 100-300 мкм путем формирования и совместного анализа высокочастотных ультразвуковых и оптических изображений.

2. Разработанный метод синхронизации ультразвуковых данных по модуляции интенсивности оптического изображений, обеспечивающий временное согласование с погрешностью ±10 мс, позволяет осуществлять трехмерную визуализацию работающего сердца.

3. Разработанные экспериментальный стенд и алгоритмы обработки данных позволяют измерять пространственно-временное распределение вертикальной составляющей скорости кровотока в диапазоне ±25 мм/с. Алгоритмы позволяют оценить размеры и форму сердечных камер, которые варьируются в пределах 50-100 мкм для рыбы Danio rerio на ранних стадиях развития.

4. Результаты визуализации структуры сердца Danio rerio и анализа движения его компонентов, полученные с помощью разработанных ультразвуковой методики и экспериментального стенда, дают возможность комплексного неинвазивного мониторинга состояния малых организмов.

Личный вклад автора

Вклад автора заключается в получении научных результатов на всех этапах работы, выполнении экспериментальных исследований на живых организмах, изложенных в диссертационной работе, цифровой обработке полученных оптических и ультразвуковых данных, анализе и интерпретации результатов, подготовке материалов к публикации и представлении полученных результатов на конференциях. Для создания нового экспериментального стенда установки, автором были разработан комплект конструктивных частей документации экспериментального стенда для акустического микроскопа.

Достоверность и обоснованность результатов

Достоверность полученных результатов в работе и обоснованность выводов опирается на широко используемые методы, такие как акустическая и оптическая микроскопия. Полученные экспериментальные результаты, которые основываются на используемых методах, согласуются с известными результатами и между собой.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Разработка методов и средств ультразвуковой кардиографии малых биологических объектов in vivo.»

Апробация работы

Результаты работы, изложенные в работе, представлены на следующих международных конференциях: 16-ая Международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков» ОМИП-2021 (28 июня - 02 июля, 2021, Москва); XVI международная научная конференция «Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2021» (1923 сентября, 2021, Севастополь); IV Международная научная конференция «Наука будущего - наука молодым» (17-20 ноября, 2021, Москва, Калининград); V Международная конференция «Информационные технологии и технические средства управления» (ГССТ-2021) (4-7 октября, 2021, Астрахань); XXXII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления: физика и применения» имени профессора А.П. Сухорукова (6-11 июня, 2021, Можайск, Московская обл.); XXV Международная научная конференция «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы» (30 мая - 3 июня, 2022, Санкт-Петербург); VI Международная конференция «Информационные технологии и технические средства

управления» (ICCT-2022) (3-7 октября, 2022, Астрахань); XXXIII Всероссийская школа-семинар «Волновые явления: физика и применения» имени профессора А.П. Сухорукова (5-10 июня,

2022, Можайск, Московская обл.); Выставка-семинар «Современные приборы для физических исследований (21 декабря, 2022, Москва, НТЦ УП РАН); XVII Международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков» 0МИП-2023 (26-30 июня, 2023, Москва); XXIV съезд физиологического общества им. И.П. Павлова (11-15 сентября,

2023, Санкт-Петербург); 16-ая Международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2023) (9-12 октября, 2023, Суздаль); XXVII международная научная конференция «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы» (3-7 июня, 2024, Санкт-Петербург); 17-ая Международная конференция «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2024) (23-26 сентября, 2024, Суздаль); XVIII Международная научно-техническая конференция «Оптические методы исследования потоков» 0МИП-2025 (30 июня -4 июля, 2025, Москва).

Публикации результатов

По материалам диссертации опубликованы 24 научные работы, включая 8 статей в изданиях, рекомендованных ВАК и/или входящих в базы цитирования Web of Science и Scopus, получены 1 патент на полезную модель и 1 свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ. Результаты работы были представлены на 15 конференциях, в том числе на международных.

Структура и объем работы

Диссертационная работа состоит из введения, четырех глав, включающих в себя обзор литературы, основных результатов экспериментальных исследований, собственных разработок, выводов, и списка цитируемой литературы. Объем диссертации составляет 146 страниц печатного текста и содержит 53 рисунка, 2 таблицы и список литературы из 123 наименований.

ГЛАВА 1. МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ МАЛЫХ ОРГАНИЗМОВ IN VIVO

Изучение деятельности сердца является одним из важных направлений в области биологии и медицины, где применяются различные методы исследования. К ним относятся оптические методы, обладающие высоким пространственным разрешением при проведении наблюдений in vivo. Однако, следует отметить, что большинство оптических методов основаны на использовании излучения высокой интенсивности и предусматривают непосредственный контакт с образцом, что может быть разрушительным для живого организма. Это ограничивает возможность использования таких методов для длительного наблюдения и мониторинга состояния сердца. В связи с этим, в последнее время активно изучаются неинвазивные методы визуализации, включая ультразвуковые методы, направленные на минимизацию негативного воздействия при исследовании сердца не только взрослых живых организмов, но и ранних этапах развития.

1.1. Методы исследования биологических объектов с помощью электромагнитных

волн

В последнее время все больше появляется исследований in vivo в областях биомедицины, генетики, токсикологии и других научных направлениях. Большое число работ посвящается визуализации сердца и сосудов малых живых организмов. В основном для исследований широко используются модели млекопитающих или птиц, включая мышей и цыплят [1-6]. Однако возрастает потребность в альтернативных модельных системах, которые обеспечивают научную ценность и способствуют сокращению использования традиционных модельных организмов. Одним из таких модельных организмов являются рыбы Danio rerio, которые становятся все более востребованными для проведения фундаментальных и прикладных исследований в областях биологии и медицины.

Рыбы Danio rerio выгодно выделяются во многих областях исследования по ряду причин, обусловленных их свойствами. Этот рост популярности можно объяснить некоторыми преимуществами перед млекопитающими и птицами. Прежде всего, рыбы данного вида обладают небольшими размерами (взрослая особь достигает максимальной длины около 5 см), у них высокая плодовитость, их можно разводить и содержать в больших количествах. Кроме того, на эмбриональной и личиночной стадиях развития у рыб Danio rerio тело прозрачное, что

позволяет неинвазивно наблюдать in vivo физиологические процессы, которые происходят во время развития организма. В связи с этим, рыба данио является оптимальной модельной системой позвоночных для изучения сердечно-сосудистой и кровеносной систем. По сравнению с другими модельными объектами, у рыб данио относительно простая система кровообращений, которая имеет сходство с системой человека, что делает их полезными для изучения физиологии человека. Развитие рыб Danio rerio происходит быстро, через 24 часа после оплодотворения она достигает стадии эмбриона, в котором начинают развиваться внутренние органы. Уже на третий день рыба достигает личиночной стадии, в ходе которой у нее формируется двухкамерное сердце. Оно имеет четкие границы, состоит из желудочка 1 и предсердия 2, которые соединены с системой кровообращения 3. Частота сердечных сокращений у рыб данио составляет 150-200 ударов в минуту, что сравнимо с человеческим показателем, но значительно ниже, чем у мышей (300-600 ударов в минуту). Принцип работы сердца рыб и морфология основных органов демонстрируют значительное сходство с таковыми у млекопитающих, что отражает общность плана строения органов позвоночных [8]. На Рисунке 1.1 показано расположение сердца у личинки рыбы данио в возрасте 72 часов (вид сбоку).

Рисунок 1.1 - Расположение сердца рыбы Бато гегго на предличиночной стадии развития в возрасте 72 часов: 1 - предсердие; 2 - желудочек; 3 - система кровообращения

В качестве модели сердечно-сосудистых заболеваний человека взрослые рыбы данио могут быть применимы для изучения повреждений ткани миокарда. В отличие от взрослых млекопитающих, сердца взрослых рыб данио обладают способностью к самовосстановлению сердечной ткани. Следовательно, ввиду своих преимуществ рыбок данио рерио можно признать надежным модельным объектом для проведения исследований сердца и сосудов in vivo [1; 9].

Изучение биологических объектов представляет одну из актуальных задач в современной науке [9-11]. Для этого разрабатываются и применяются различные методы визуализации, такие как оптическая, электронная, акустическая микроскопия и т.д. Одним из наиболее

распространённых методов визуализации и исследования биологических объектов на ранних стадиях развития является оптическая микроскопия [12-16]. Разрешающая способность является основной характеристикой оптических микроскопов и определятся длинной световой волны, то есть меньше 1 мкм. В таком случае максимальное разрешение достигает 0,25 мкм, что позволяет изучать микрообъекты размерами, сопоставимыми с размерами клеток. Для различных исследовательских задач широко применяются определенные методы. К ним можно отнести метод фазово-контрастной микроскопии, который используются для наблюдения и регистрации высококонтрастных изображений прозрачных образцов, таких как клетки, тонкие ткани и волокна [1; 17-21]. Микроскопия «темного поля» используется для получения информации об особо мелких структурах (менее 0,2 мкм), которые невидимы при использовании других методов. Метод исследования в поляризованном свете предназначен для изучения объектов, обладающих анизотропными свойствами или со строгой молекулярной ориентацией (внутриклеточные мембраны). С помощью метода интерференционной микроскопии можно получать изображения структуры объекта с разрешением в около 10 нм, а также проводить анализ его свойств, толщины и показателя преломления.

Описанные оптические методы обеспечивают высокое пространственное разрешение, что дает возможность наблюдать за строением образцов in vivo, не превышающих размеры клеток. Однако в таких системах есть ограничения, связанные с оптической непрозрачностью объекта или малым контрастом его деталей. К таким системам относятся рыбки Danio rerio на ранних стадиях развития. Их оптическая прозрачность позволяет использовать селективное окрашивание флуоресцентными красителями, что широко используется в флуоресцентной микроскопии для визуализации клеточных и тканевых структур. Данные красители представляют собой молекулы, поглощающие одну длину волны света (процесс возбуждения) и испускающие другую (процесс излучения). Большинство молекул в клетке плохо флуоресцируют, поэтому обычно вводят флуоресцентные метки для визуализации. При использовании флуоресцентной микроскопии необходимо учитывать, что регистрация организмов, особенно в течение длительных периодов времени, требует поддержания жизнеспособных клеток в соответствующих условиях. Визуализация живых образцов требует значительных усилий, а формирование изображений ограничивается двумерными плоскостями. Качество изображения зависит от частоты съемки, недостаточное значение которой может привести к размытию кадра, а также зависит от разрешающей способности. Этот метод позволяет просматривать образцы на глубине до 200 мкм, а разрешение может достигать 200 нм. Флуоресцентная микроскопия предоставляет ряд возможностей для изучения различных клеточных процессов при хорошо спланированном экспериментальном подходе. Однако этот

метод имеет ограничения по области применения и требует дополнительного оборудования и реактивов [22].

Также при использовании флуоресцентной микроскопии по мере развития живого организма концентрация красителя в нем падает, что означает затруднительное дальнейшее изучение исследуемого объекта и его интересующих органов. Следовательно, возникает необходимость применения высокоэнергетических видов микроскопии, таких как конфокальная или двухфотонная микроскопии [1; 10; 19; 23]. Данные методы адаптированы не только для материаловедения, полупроводниковой промышленности и других отраслей. Также они используются в биологических исследованиях для неинвазивного наблюдения in vivo за образцом и визуализации послойно толстых срезов тканей (до 5 мкм) на глубине до 1000 мкм [24]. Это достигается путем применения точечной диафрагмы, которая пропускает только свет из определенной точки образца, находящегося в фокальной плоскости, и исключает расфокусированный свет. Сканирование образца осуществляется с помощью лазера и колеблющихся зеркал, создавая изображение путем записи интенсивности в каждом положении. Формирование изображений образца осуществляется перемещением зеркал вдоль координат х и у с разными скоростями, где скорость одного из зеркал ограничена его инерцией. Это затрудняет быстрое изменение направления и получения точных изображений, что приводит к возможности получать только до 10 изображений в секунду. Более быстрый подход к достижению высокой скорости визуализации изображений был подробнее рассмотрен в работе [25].

Высокоэнергетические виды микроскопии обладают рядом преимуществ перед традиционной световой оптической микроскопией, включая возможность контроля глубины резкости и уменьшения фоновой информации вне фокальной плоскости. Следует отметить, что разрешающая способность возрастает примерно в 1,5 раза по сравнению с другими методами. Это достигается за счет использования точечной диафрагмы, которая дает возможность получать более высокое разрешение по оси z, что важно при исследовании толстых тканей. Однако метод имеет свои недостатки, одним из которых является низкая скорость сканирования для получения качественного изображения. Разрушительное действие также вызывает интенсивное электромагнитное излучение, что является серьезной проблемой при исследовании живых организмов в течение продолжительного времени [17-19].

Важным методом для получения сведений о структуре образца является электронная микроскопия. В сравнении с оптической микроскопией максимальная допустимая разрешающая способность у электронных микроскопов значительно выше и достигает нескольких ангстрем (15 Á). Следовательно, применение данного метода в рамках проведения исследований над биологическими объектами позволяет получить ценную информацию о микроструктуре образца,

включая атомно-молекулярный уровень, ультратонких срезах, толщина которых достигает до 100 Á, изучать химический состав образца [26; 27].

Ввиду того, что биологические объекты обладают невысоким контрастом, для повышения данного параметра используют, как правило, дополнительные методы, к которым относятся сканирующая (или растровая) и просвечивающая (или трансмиссионная) микроскопия [28]. Сканирующая электронная микроскопия (СЭМ) используется преимущественно для изучения поверхности образца и сканирования его по осям х и y, а также его структур, расположенных на небольшом расстоянии от верхнего слоя (доли мкм). Получение информации о поверхности достигается путем напыления слоя из проводящего материала, например, золота (до 10 нм) [29; 30], тем самым увеличивается контрастность биологических объектов. Просвечивающая электронная микроскопия (ПЭМ) применяется только для визуализации ультратонких образцов (менее 0,1 мкм) с помощью электронного пучка, проходящего через образец и взаимодействующего с ним. В результате может произойти разложение образца под действием пучка. Данный фактор является основным недостатком для проведения исследований на живых организмах in vivo [31].

Оптическая когерентная томография (ОКТ) является неинвазивным методом визуализации, который с момента своего появления хорошо себя зарекомендовал в области биомедицинских исследований. Данный метод основан на принципах визуализации отраженного света от внутренней структуры объекта с использованием измерений оптического обратного рассеяния или обратного отражения. Основной механизм получения данных основан на интерферометре Майкельсона. Принцип его состоит в том, что свет от широкополосного источника поступает на светоделитель, который направляет свет в объектное плечо, где расположен объект, и в опорное плечо. После чего отраженный свет от обоих плеч собирается вместе в плоскости детектора. В итоге можно получить двумерный набор изображений с измерением по глубине z, которые представляют оптическое обратное рассеяние в плоскости поперечного сечения ткани. Также используются различные механизмы для достижения объемной трехмерной визуализации. Метод ОКТ позволяет получать послойные изображения внутренней микроструктуры биологических тканей и систем in vivo без повреждения с разрешением в диапазоне от 1 до 15 мкм за время от десятков секунд до нескольких минут, а также обеспечивает высокую глубину визуализации от 2 до 3 мм в режиме реального времени [32; 33]. Данный метод является важным инструментом в визуализации сердечно-сосудистой и кровеносных систем низших позвоночных организмов. Он позволяет анализировать морфологические изменения сердечной мышцы, его поверхностную структуру и измерять скорость движущихся эритроцитов в сосудах [34-36]. Для регистрации таких процессов требуется достаточно высокая скорость сбора данных, чтобы предотвратить возникновение

артефактов, вызванных движением исследуемого объекта. Однако ограничение данного метода заключается в том, что интерпретация полученных изображений довольно субъективна и является непростой задачей на практике.

Неинвазивный оптический метод, фотоплетизмография (ФПГ), активно используется в науке при исследовании функционирования сердца и сосудов разнообразных организмов, в том числе рыб Бато тетю. Он основывается на регистрации изменений объема тела или отдельных органов, связанных с изменением кровотока. В работах [37-39] рассматриваются различные аспекты применения данного метода с возможностью бесконтактного измерения частоты и амплитуды сердечных сокращений, и общего состояния кровообращения. Это достигается с помощью записи сигнала ФПГ на видео с помощью цифровой камеры. Данный метод позволяет проводить исследования на уровне отдельных клеток и тканей, что делает его незаменимым инструментом для изучения механизмов сердечно-сосудистой системы. Метод видеокапилляроскопии также относится к методам неинвазивной визуализации сердечнососудистой системы и кровотока биологических объектов. В основе метода лежит регистрация последовательности кадров с помощью оптического микроскопа, снабженного цифровой камерой, и их обработка, которая заключается в выделении участков с переменной интенсивностью, что позволяет получить контрастные карты кровотока без подкрашивания [37]. В таких методах анализируется проекция тела объекта на плоскость (ху), перпендикулярную оптической оси регистрирующей аппаратуры г. Измерения в других областях без смещения затруднительны [39].

На качество полученных изображений влияет частота кадров (или частота дискретизации) цифровой камеры, которая определяет количество изображений, получаемых в единица времени. Высокая частота кадров позволяет отслеживать динамику кровотока, функционирование сердечно-сосудистой системы и требует больше ресурсов для обработки, а низкая - может не уловить важные детали движения крови в сосудах или в сердце. Таким образом, выбор частоты дискретизации зависит от целей исследования и особенностей объекта. В работе [39] были проведены исследования с помощью рабы данио на личиночной стадии развития, где частота дискретизации камеры была равна 30 кадров/с, что достаточно для распознавания отдельных частиц крови в сосудах. Однако можно столкнуться с трудностями при визуализации частиц крови в сердце. Для отслеживания частиц размером 10 мкм при скорости 10 мм/с требуются цифровые камеры с частотой дискретизации 100 кадров/с, тем не менее их использование затруднено из-за высокой стоимости. Таким образом, возникает проблема обеспечения высокой частоты дискретизации для измерения скорости движения частиц, характерных для сердца.

Для исследования сердца низших позвоночных животных, таких как Бато тетго на ранних стадиях развития, могут использоваться специальные методы, основанные на формировании

послойного освещения в сочетании с механическим сканированием [20; 21], что позволяет получить трехмерные данные. Один из таких методов - микроскопия плоскостного освещения (light-sheet microscopy, LSM) [40-43]. Этот метод визуализации in vivo обеспечивает высокое пространственное разрешение, позволяя изучать развитие и функции сердечно-сосудистой системы низших позвоночных и отслеживать постоянно меняющуюся морфологию сердца. LSM позволяет наблюдать быстропротекающие процессы, такие как движение частиц крови, благодаря высокой скорости визуализации (менее 1 секунды), обеспечиваемой записью объекта в широком поле зрения. Кроме того, такой метод подходит для исследования прозрачных живых организмов, включая эмбрионы рыбы Danio rerio, поскольку отсутствует рассеяние света через ткани организмом, характерное для мутных биологических образцов.

На протяжении длительного времени методы оптической микроскопии используются для изучения живых организмов, включая низших позвоночных. Оптические методы позволяют визуализировать клеточные и тканевые структуры, неинвазивно наблюдать in vivo физиологические процессы и проводить оценку сердечной деятельности. Несмотря на высокое пространственное разрешение, оптическая микроскопия имеет ряд недостатков для изучения живых организмов. Чтобы увидеть внутреннюю структуру объекта, он должен быть достаточно прозрачным, например, как рыбка Danio rerio на ранних стадиях развития. С другой стороны, очень часто биологические ткани имеют низкий оптический контраст, поэтому приходится использовать химическое окрашивание. Окрашивание объекта, как и высокая интенсивность излучения, на использовании которого основана оптическая микроскопия, оказывают разрушительное воздействие на живой организм и представляют серьезную проблему при их длительном исследовании in vivo. В оптических системах существует одновременная возможность получать изображения в плоскостях в пределах глубины резкости и перестраивать другую плоскость за время, меньшее характерных времен процессов в сердце. Частота кадров, достижимая при безопасной интенсивности света, обычно недостаточна для изображения быстродвижущихся компонентов, таких как клетки крови. По мере постоянного прогресса в исследованиях возникает потребность в разработке новых подходов для in vivo визуализации. Перспективными являются методы, основанные на использовании ультразвука.

1.2. Исследование биологических объектов с помощью ультразвуковых методов

Ультразвук давно себя зарекомендовал как средство диагностики в различных областях, включая биомедицинскую визуализацию. В отличие от оптической и электронной микроскопии, акустическая микроскопия хоть и обладает более низким пространственным разрешением, но является неинвазивным методом, который позволяет длительное наблюдение за живым организмов без нарушения его целостности. В основе акустических методов лежит взаимодействие ультразвукового излучения с исследуемым образцом. Ультразвуковые волны способны проникать сквозь оптические непрозрачные слои образца, обеспечивая приемлемый контраст без необходимости окрашивания, и позволяют визуализировать трехмерное распределение механических свойств, таких как упругость, плотность и вязкость объекта, и исследовать внутреннюю структуру объекта на разной глубине [44-47]. Благодаря работе акустического микроскопа в импульсном режиме, можно обеспечить разрешение не только в фокальной плоскости, но и вдоль направленного пучка, что приводит к возможности визуализации трехмерной структуры объекта. Кроме того, ультразвуковой сигнал может быть записан в определенной точке с высокой частотой повторения, достаточной для эффективного отслеживания быстропротекающих процессов в организме.

Первый интерес к ультразвуку возник очень рано, однако применение акустической микроскопии было инициировано советский ученым С.Я. Соколовым в 40-х годах прошлого столетия. Он предложил использовать ультразвуковое излучение для визуализации структуры оптически непрозрачных объектов в микроскопе, что впоследствии послужило прототипом для медицинских аппаратов [48]. В 1949 году ультразвук впервые был применен в медицинской практике для диагностики мягких тканей. Разрешающая способность в таких приборах была сопоставима с оптическими системами, а при увеличении рабочей частоты ультразвукового излучения разрешающая способность могла сравниться с разрешением электронных микроскопов. В 1974 году ультразвуковая микроскопия была существенно усовершенствована Р. Лемонсом и К. Квейтом для обнаружения дефектов материала и диагностики тканей и органов. Основой работы микроскопа было использование сфокусированного ультразвукового пучка, способного послойно визуализировать структуру материала даже под поверхностью непрозрачного твердого тела благодаря свойствам акустических волн [49].

В настоящее время акустическая микроскопия непрерывно развивается и улучшается, находя применение в различных областях, включая космическую отрасль [50], электронную промышленность [51], материаловедение [44; 52]. Примеры использования акустической микроскопии можно встретить в биологии и медицинской сфере, которая в настоящее время

стремительно развивается. С помощью акустической микроскопии изучается структура клеток и тканей, а также процессы, происходящие внутри живых организмов [53; 54]. Изучение процессов роста и регенерации тканей и органов также является одним из перспективных направлений в области биологии развития [55]. В клинических исследованиях акустическая микроскопия может применяться в различных медицинских сферах (дерматология, офтальмология) [56; 57], для определения акустических свойств тканей и отдельных клеток. На данный момент в ряде работ проведены исследования крупных клеток, в которых удалось идентифицировать отдельные элементы, а также оценить усредненное значение скорости в клетке [58-60]. Этот метод может быть полезен для диагностики различных заболеваний (сердечно-сосудистые, онкологические, эндокринные и др.), для контроля процесса лечения, мониторинга состояния пациента, а также для проведения хирургических операций, что бывает недоступно при использовании других методов.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Зыкова Лидия Александровна, 2026 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Gilbert, S.F. Developmental Biology / S.F. Gilbert, M.J.F. Barresi. - 11 edition. - Sinauer: Associates Oxford University Press, 2016. - 500 p.

2. Santoso, F. An overview of methods for cardiac rhythm detection in zebrafish / F. Santoso, A. Farhan, A.L. Castillo et al. // Biomedicines. - 2020. - V. 8. - № 9. - P. 329.

3. Espinosa, M.B. El pez cebra: una herramienta en educació Fast n the zebrafsh: a tool in education / M.B. Espinosa. // Revista de Educación en Biología. - 2015. - V. 19. - № 1.

4. Kimmel, C. B. Stages of embryonic development of the zebrafish. / C.B. Kimmel, W.W. Ballard, S R. Kimmel et al. // Development Dynamics. - 1995. - V. 203. - № 3. - P. 253-310.

5. Barresi, M.J.F. Developmental Biology / M.J.F. Barresi, S.F. Gilbert. - 12 edition. - Sinauer: Associates Oxford University Press, 2020. - 888 p.

6. Yalcin, H.C. Heart function and hemodynamic analysis for zebrafish embryos / H.C. Yalcin, A. Amindari, J.T. Butcher et al. // Development Dynamics. - 2017. - V. 246. - № 11. - P. 868-880.

7. Giardoglou, P. On zebrafish disease models and matters of the heart / P. Giardoglou, D. Beis // Biomedicines. - 2019. - V.7. - № 1. - P. 15.

8. Гущин, Я.А. Сравнительная анатомия сердца человека и экспериментальных животных / Я.А. Гущин // Лабораторные животные для научных исследований. - 2021. - № 1. - P. 1-12.

9. Hall, B.R. Evolutionary developmental biology / B.R. Hall. - Springer Science & Business Media, 1999. - 491 p.

10. Megason, S. G. Imaging in systems biology / S.G. Megason, S.E. Fraser. // Cell. - 2007. -V.130. -P. 784-795.

11. Abu-Siniyeh, A. Highlights on selected microscopy techniques to study zebrafish developmental biology / A. Abu-Siniyeh, W. Al-Zyoud. // Laboratory Animal Research. - 2020. - V. 36. - № 12.

12. Schlaepp, A. Light sheet microscopy of fast cardiac dinamics in zebrafish embryos / A. Schlaepp, A. Graves, M. Weber et al. // Journal of visualized experiments: JoVE. - 2021. - V. 174.

13. Salehin, N. Assessing pressure-volume relationship in developing heart of zebrafish in vivo / N. Salehin, C. Villarreal, T. Teranikar et al. // Annals of Biomedical Engineering. - 2021. - V. 49.

- № 9. - P. 2080-2093.

14. Kurnia, K.A. Mesuarement of multiple cardiac performance enpoints in daphnia and zebrafish by Kymograph / K.A. Kurnia, F. Saputra, M.J.M. Roldan et echocardiography al. // Inventions. - 2021.

- V. 6. - № 1.

15. Ulhaq, Z.S. Brain aromatase modulates cardiac functions in embryonic zebrafish / Z.S. Ulhaq // International Journal of Veterinary Science and Medicine. - 2019. - V. 7. - № 1. - P. 31-34.

16. Greer, C.J. Fast objective coupled planar illumination microscopy / C.J. Greer, T.E. Holy. // Nature Communications. - 2019. - V. 10. - P. 4483.

17. Megason, S.G. In toto imaging of embryogenesis with confocal time-lapse microscopy / S.G. Megason // Methods in Moltcular Biology. - 2009. - V. 546. - P. 317-332.

18. Swinburne, I.A. Improved long-term imaging of embryos with genetically encoded a-bungarotoxin / I.A. Swinburne, K.R. Mosaliganti, A.A Green et al. // PLoS ONE. - 2015. - V. 10. - № 8. -P. e0134005.

19. Upadhyay, S. Layered mounting method for extended time-lapse confocal microscopy of whole zebrafish embryos / S. Upadhyay, L. Vergara, P. Shah et al.// Journal of Visualized Experiments. -2020. - № 155. - P. e60321.

20. Huisken, J. Optical sectioning deep inside live embryos by selective plane illumination microscopy / J. Huisken, J. Swoger, F. Del Bene et al. // Science. - 2004. - V. 305. - P. 1007-1009.

21. Daetwyler, S. Multi-sample SPIM image acquisition, processing and analysis of vascular growth in zebrafish / S. Daetwyler, U. Günther, C D. Modes et al. // Development. - 2019. - V. 146. - P. 110.

22. Hickey, S.M. Fluorescence microscopy—an outline of hardware, biological handling, and fluorophore considerations. / S.M. Hickey, B. Ung, C. Bader et al. // Cells. - 2022. - V. 11. - № 1.

- P. 35.

23. Renaud, O. Studying cell behavior in whole zebrafish embryos by confocal live imaging: application to hematopoietic stem cells / O. Renaud, P. Herbomel, K. Kissa // Nature Protocols. - 2011. - V. 6.

- P. 1897-1904.

24. Grand, A.D., Bonfig, S. Exploring the depths: matching light microscopy techniques to applications / A.D. Grand, S. Bonfig // Microscopy Today. - 2016. - V. 24. - № 3. - P. 40-43.

25. Jensen, E.C. Types of imaging, Part 2: an overview of fluorescence microscopy / E.C. Jensen // The Anatomic Record. - 2012. - V. 295. - № 10. - P. 1621-1627.

26. Хокс, П. Электронная оптика и электронная микроскопия, пер. с англ. / П. Хокс. - М., 1974. -320 с.

27. Holt, D.B. Quantitative scanning electron microscopy / D.B. Holt. - New York: Academic Press, 1974. - 570 p.

28. Стоянова, И.Г. Физические основы методов просвечивающей электронной микроскопии / И.Г. Стоянова, И.Ф. Анаскин. - М.: из-во Наука, 1972. - 371 с.

29. Doroski, D. Study of biomedical specimens using scanning acoustic microscopy / D. Doroski, B.R. Tittmann, C. Miyasaka // Acoustical Imaging. - 2007. - Vol. 28. - P. 13-20.

30. Yao, S. Equally sloped X-ray microtomography of living insects with low radiation dose and improved resolution capability / S. Yao, J. Fan, Y. Zong et al. // Applied Physics Letters. - 2016. -Vol. 108. - P. 123702.

31. Синдо, Д. Аналитическая просвечивающая электронная микроскопия / Д. Синдо, Т. Оикава. -М.: из-во Техносфера, 2006. - 256 с.

32. Rollins, A. In vivo video rate optical coherence tomography. / A. Rollins, S. Yazdanfar, M. Kulkarni et al. // Optics Express. - 1998. - V. 33. - № 6. - P. 219-229.

33. Hendon, C.P. Optical coherence tomography imaging of cardiac substrates. / C.P. Hendon, T.H. Lye, X. Yao et al. // Quantitative Imaging in Medicine and Surgery. - 2019. - V. 9. - № 5. - P. 882-904.

34. Fujimoto, J.G. Optical coherence tomography: an emerging technology for biomedical imaging and optical biopsy. / J.G. Fujimoto, C. Pitris, S.A. Boppart et al. // Neoplasia. - 2000. - V. 2. - № 1-2. -P. 9-25.

35. Raghunathan, R. Optical coherence tomography for embryonic imaging: a review / R. Raghunathan, M. Singh, M.E. Dickinson et al. // Journal of Biomedical Optics. - 2016. - V. 21. - № 5. - P. 050902.

36. Zhang, J. Retroreflective-type Janus microspheres as a novel contrast agent for enhanced optical coherence tomography / J. Zhang, J. Liu, L.-M. Wang et al. // Journal of Biophotonics. - 2016. -V. 10. - № 6-7. - P. 878-886.

37. Machikhin, A.S. Simultaneous blood vessel and Mueller-matrix imaging of zebrafish embryos / A.S. Machikhin, A.V. Guryleva, V.I. Bukova et al. // Proceedings of the SPIE. - 2022. - № 12320. -P. 43-47.

38. Deng, Y. Non-invasive methods for heart rate measurement in fish based on photoplethysmography / Y. Deng, T. Hu, J. Chen et al. // Journal of Experimental Biology. - 2024. - V. 227. - № 4. -P. jeb246464.

39. Machikhin, A.S. Imaging photoplethysmography and videocapillaroscopy enable noninvasive study of zebrafish cardiovascular system functioning / A.S. Machikhin, A.B. Burlakov, M.V. Volkov et al. // Journal of Biophotonics. - 2020. - V. 13. - № 7. - P. 43-47.

40. Gregg, C.L. Quantitative in vivo imaging of embryonic development: opportunities and challenges / C.L. Gregg, J.T. Butcher // Differentiation. - 2012. - V. 84. - № 1. - P. 149-162.

41. Keller, P.J. Reconstruction of zebrafish early embryonic development by scanned light sheet microscopy / P.J. Keller, A.D. Schmidt, J. Wittbrodt et al. // Science. - 2008. - V. 322. - № 5904. -P.1065-1069.

42. Weber, M. In vivo imaging of cardiac development and function in zebrafish using light sheet microscopy / M. Weber, J. Huisken // Swiss Medical Weekly. - 2015. - № 145. - P. w14227.

43. Wan, Y. Light-sheet microscopy and its potential for understanding developmental processes / Y. Wan, K. McDole, P.J. Keller // Annual Review of Cell Developmental Biology. - 2019. - V. 35.

- P. 655-681.

44. Маев, Р.Г. Акустическая микроскопия. Состояние и перспективы. / Р.Г. Маев // Вестник АН СССР. - 1988. - № 2. - C. 74-84.

45. Yu, H. Scanning acoustic microscopy for material evaluation / H. Yu // Applied Microscopy. - 2020.

- V. 5. - № 1. - P. 25.

46. Maev, R. Gr. Advances in acoustic microscopy and high-resolution imaging: from principles to applications / R. Gr. Maev. - John Wiley & Sons, 2013. - 400 p.

47. Briggs, G.A.D. Acoustic microscopy - a summary/ G.A.D. Briggs, M. Hoppe // IOP Publishing. -1992. - V. 55. - P. 851.

48. Соколов, С.Я. Ультразвуковой микроскоп / С.Я. Соколов // ДАН СССР. - 1949. - Т. 64. - № 3.

- С. 333-335.

49. Lemons, R.A. Integrated circuits as viewed with an acoustic microscope / R.A. Lemons, C.F. Quate // Applied Physics Letters. - 1974. - V. 25. - № 5. - P. 251-253.

50. Miller, A.J. Application of acoustic microscopy in the semiconductor industry / A.J. Miller // Acoustical Imaging Proceedings. - 1982. - P. 67-68.

51. Miller, A.J. Scanning acoustic microscopy in electronics research / A.J. Miller // IEEE Transactions on Sonics and Ultrasonics. - 1985. - V. 32. - P. 411-421.

52. Chapman, G.B. Polymer composites for improved automotive energy efficiency / G.B. Chapman // Physical sciences and advanced vehicle technologies. Proc. Symp. - 2000. - P. 7-49.

53. Kolosov, O.V. The use of acoustic microscopy for biological tissue characterization / O.V. Kolosov, V.M. Levin, R.G. Mayev, T.A. Senjushkina // Ultrasound in Medicine and Biology. - 1987. - V. 139.

- № 8. - P. 477-483.

54. Vogt, M. Ultrasonic microscanning / M. Vogt, J. Opretzka, C. Perrey et al. // Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers. - 2010. - V. 224. - № 2. - P. 225-240.

55. Slobin, J.A. Amphibian limb regeneration curves generated by the scanning laser acoustic microscope/ J.A. Slobin, D.L. Stocum, W.D. O'Brien Jr. // Journal of Histochemistry and Cytochemistry. - 1986. - V. 34. - № 1. - P. 53-56.

56. Vogt, M. In vivo ultrasound biomicroscopy of skin: spectral characteristic analysis and inverse filtering optimization / M. Vogt, H. Ermert // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2008. - V. 55. - № 8. - P. 1551-1559.

57. Shih, C.C. High-resolution acoustic-radiation-force-impulse imaging for assessing corneal sclerosis / C.C. Shih, C.C. Huang, Q. Zhou et al. // IEEE Transactions on Medical Imaging. - 2013. - V. 32.

- № 7. - P. 1316-1324.

58. Maeva, E. Acoustic imaging of thick biological tissue / E. Maeva, F. Severin, C. Miyasaka et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2009. - V. 56. - № 7. -P.1352-1358.

59. Hozumi, N. Development of biological acoustic impedance microscope and its error estimation / N. Hozumi, A. Nakano, S. Terauchi et al. // Modern Physics Letters B. - 2008. - V. 22. - № 11. -P.1129-1134.

60. Zhao, X. Multi-layer phase analysis: quantifying the elastic properties of soft tissues and Live cells with ultra-high frequency scanning acoustic microscopy / X. Zhao, R. Akhtar, N. Nijenhuis et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2012. - V. 59. - № 4. -P.610-620.

61. Szabo, T.L. Diagnostic ultrasonic imaging inside out / T.L. Szabo. - 2nd edition. - Academic Press, 2013. - 832 p.

62. Foster, F.S. A new ultrasound instrument for in vivo microimaging of mice / F.S. Foster, M Y. Zhang, Y.Q. Zhou et al. // Ultrasound in Medicine & Biology. - 2002. - V. 28. - № 9. -P.1165-1172.

63. Greco, A. Ultrasound biomicroscopy in small animal research: applications in molecular and preclinical imaging / A. Greco, M. Mancini, S. Gargiulo et al. // Journal of Biomedicine and Biotechnology - 2012. - V. 2012. - № 1110-7243. - P. 519238.

64. Sun, L. A high-frame rate high-frequency ultrasonic system for cardiac imaging in mice / L. Sun, D. Richard, J.M. Cannata et.al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2007. - V. 54. - № 8. - P. 1648-1655.

65. Vilches-Moure, J. G. Embryonic chicken (Gallus gallus domesticus) as a model of cardiac biology and development / J.G. Vilches-Moure // Comparative Medicine. - 2019. - V. 69. - № 3. - P. 184203.

66. Ho, S. Organ dynamics and fluid dynamics of the HH25 chick embryonic cardiac ventricle as revealed by a novel 4D high-frequency ultrasound imaging technique and computational flow simulations / S. Ho, G.X.Y. Tan, T.J. Foo et al. // Annals of Biomedical Engineering. - 2017. - V.45. - № 10. - P.2309-2323.

67. Schellpfeffer, M.A., High frequency ultrasound imaging of the growth and development of the normal chick embryo / M.A. Schellpfeffer, D.L. Bolender, G.L. Kolesari // Ultrasound in Medicine & Biology. - 2007. - V. 33. - № 5. - P. 751-761.

68. Sun, L. In vivo cardiac imaging of adult zebrafish using high frequency ultrasound (45-75 MHz) / L. Sun, C.L. Lien, X. Xu et al. // Ultrasound in Medicine & Biology. - 2008. - V. 34. - № 1. - P. 3139.

69. Foster, F.S. Advances in ultrasound biomicroscopy / F.S. Foster, C.J. Pavlin, K.A. Harasiewicz et al. // Ultrasound in Medicine & Biology. - 2017. - V. 26. - № 1. - P. 1-27.

70. Wang, L.W. Standardized echocardiography assessment of cardiac function in normal adult zebrafish and heart disease models / L.W. Wang, I.G. Huttner, C.F. Santiago // Disease Models & Mechanisms. - 2017. - V. 10. - № 1. - P. 63-76.

71. Lee, L. Functional assessment of cardiac responses of adult zebrafish (Danio rerio) to acute and chronic temperature change using high-resolution echocardiography / L. Lee, C.E. Genge, M. Cua et al. // PLoS One. - 2016. - V. 11. - № 1.

72. Poon, K.L. The zebrafish mode system in cardiovascular research: A tiny fish with mighty prospect / K.L. Poon, T. Brand // Global Cardiology Science and Practice. - 2013. - V. 2013. - № 1. - P. 918.

73. Бойчук, А.С., Степанов А.В, Косарина Е.И., Генералов А.С. Применение технологии ультразвуковых фазированных решеток в неразрушающем контроле деталей и конструкций авиационной техники, изготавливаемых из ПКМ / А.С. Бойчук, А.В. Степанов, Е.И. Косарина // Авиационные материалы и технологии. - 2013. - №2. - С. 41-46.

74. Chan, P.K. Noninvasive technique for mesurement of heart regularity in zebrafish (Danio rerio) embryos / F. Santoso, A. Farhan, A.L. Castillo et al./ P.K. Chan, C.C. Lin, S.H. Cheng // BMC Biotechnology. - 2009. - V.19. - № 9. - P. 11.

75. Chen, H.C. High- frequency ultrasound deformation imaging for adult zebrafish during heart regeneretion / H.C. Chen, H. Huang, C.C. Huang // Quantitative Imaging in Medicine and Surgery.

- 2019. - V. 10. - № 1. - P. 66-75.

76. Li, H.C. In vivo visualization of brain vasculature in alzheimer's disease mice by high-frequency micro-doppler imaging / H.C. Li, P.Y. Chen, H.F. Cheng et al. // IEEE Transaction on Biomedical Engineering.- 2019. - V. 66. - № 12. - P. 3393-3401.

77. Chen, H.C. High- frequency ultrasound deformation imaging for adult zebrafish during heart regeneretion / H.C. Chen, H. Huang, C.C. Huang // Quantitative Imaging in Medicine and Surgery.

- 2019. - V. 10. - № 1. - P. 66-75.

78. Ernens, I. Use of coronary ultrasound imaging to evaluate ventricular function in adult zebrafish / I. Ernens, A.I. Lumley, Y. Devaux et al. // Zebrafish. - 2016. - V. 13. - № 6. - P. 477-480.

79. Титов, С.А. Формирование ультразвуковых изображений через слои с неизвестными параметрами / С.А. Титов, П.В. Зинин // Акустический журнал. - 2020. - Т. 66. - № 2. - С. 206212.

80. Le Jeune, L. Plane wave imaging for ultrasonic non-destructive testing: generalization to multimodal imaging. / L. Le Jeune, S. Robert, E. Lopez Villaverde et al. // Ultrasonics. - 2016. - V.64. - P. 128138.

81. Lutolf, R.M. Ultrasonic phased-array scanner with digital echo synthesis for Doppler echocardiography. / R.M. Lutolf, A. Vieli, S. Basler // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 1989. - V.36. - № 5. - P. 494-506.

82. Huang, C.C. High-resolution tissue Doppler imaging of the zebrafish heart during its regeneration / C.C. Huang, T.H. Su, C.C. Shih // Zebrafish. - 2015. - V.12. - № 1. - P. 48-57.

83. Pollick, C. Echocardiographic and cardiac Doppler assessment of mice / C. Pollick et al. // Journal of the American Society of Echocardiography. - 1995. - V.8. - № 5. - P. 602-610.

84. Benslimane, F.M. Adaptation of a mice Doppler echocardiography platform to measure cardiac flow velocities for embryonic chicken and adult zebrafish / F.M. Benslimane, M. Alser, Z.Z. Zakaria et al. // Frontiers in Bioengineering and Biotechnology. - 2019. - V.7. - P. 96.

85. Chang, C.C. In vivo visualization of vasculature in adult zebrafish by using high-frequency ultrafast ultrasound imaging / C.C. Chang, P.Y. Chen, H. Huang, C.C. Huang // IEEE Transactions on Biomedical Engineering. - 2019. - V. 66. - № 6. - P. 1742-1751.

86. Azhari, H. Basic of biomedical ultrasound for engineers / H. Azhari. - Hoboken, New Jersey, USA: John Willey & Sons, 2010. - 173-190 p.

87. Burlakov, A.B. Ultrasonic monitoring of early development of lower vertebrate embryos / A.B. Burlakov, S.A. Titov, A.N. Bogachenkov // Journal of Physics: Conference Series. - 2020. - V.1679. - P.022028.

88. Ho, Y.L. Assessment of zebrafish cardiac performance using Doppler echocardiography and power angiography / Y.L. Ho, Y.W. Shau, H.J. Tsai et al. // Ultrasound in Medicine & Biology. - 2002. -V. 28. - № 9. - P. 1137-1143.

89. Coatney, RW. Ultrasound imaging: principles and applications in rodent research / R.W. Coatney // ILAR Jornal. - 2001. - V. 42. - P. 233-247.

90. Ho, S. Organ dynamics and hemodynamic of the whole HH25 avian embryonic heart, revealed by ultrasound biomicroscopy, boundary tracking, and flow simulations / S. Ho, W.X. Chan, N. Phan-Thien et al. // Scientific Reports. - 2019. - V. 9. - P. 18072.

91. Burlakov, A.B. K- means clustering of zebrafish embryos images acquired with AOTF-based hyperspectral microscope / A.B. Burlakov, D.D. Khokhlov, Machikhin A.S. et al. // Journal of Communication Technology and Electronics. - 2020. - V. 65. - № 7. - P. 717-724.

92. Lauber, D. T. State of the art in vivo imaging techniques for laboratory animals / D.T. Lauber, A. Fülöp, T. Kovacs et al. // Laboratory Animals. - 2017. - V. 51. - № 5. - P. 465-478.

93. Bilen, B.T. Scanning acoustic microscopy of quantum dot aggregates. / B.T. Bilen, M. Parlak, M.B. Unlu // Biomedical Physics & Engineering Express. - 2019. - V. 5. - P. 065025.

94. Anastasiadis, P. High-frequency time-resolved scanning acoustic microscopy for biomedical applications / P. Anastasiadis, P.V. Zinin // Open Neuroimaging Journal. - 2018. - V. 12. - P. 6985.

95. Bertocci, F. Scanning acoustic microscopy (SAM): A robust method for defect detection during the manufacturing process of ultrasound probes for medical imaging / F. Bertocci, A. Grandoni, T. Djuric-Rissner // Sensors. - 2019. - V. 19. - № 22. - P.4868-4886.

96. Weglein, R.D. Image resolution of the scanning acoustic microscope / R.D. Weglein, R.G. Wilson // Applied Physics Letters. - 1977. - V. 31 - № 12. - P. 793-796.

97. Кайно, Г. Акустические волны. Устройства, визуализация и аналоговая обработка сигналов. / Г. Кайно. - М.: Мир, 1990. - 652 с.

98. Park, J. Acoustic radiation force impulse microscopy via photoacoustic detection for probing breast cancer cell mechanics / J. Park, J. Lee, S. Lau et al. // Annals of Biomedical Engineering. - 2012. -V. 40. - № 4. - P. 907-915.

99. Evangelisti, A. High-frequency ultrasound echocardiography to assess zebrafish cardiac function / A. Evangelisti, K. Schimmel, S. Joshi et al. // Journal of visualized experiments: JoVE. - 2020. -№ 157. - P.329.

100. Burlakov, A.B. Application of acoustic microscopy for visualization of structural displacement during the development of fish embryos / A.B. Burlakov, S.A. Titov, A.N. Bogachenkov // Journal of Communications Technology and Electronics. - 2022. - V. 67. - № 4. - P. 456-462.

101. Titov, S.A. Sonography of the heart of weatherfish misgurnus fossilis at the prelarval stage of development / S.A. Titov, A.B. Burlakov, A.N. Bogachenkov // Acoustical Physics. - 2021. - V. 67. - № 5. - P. 562-570.

102. Burlakov, A.B. Study of effects of electromagnetic factors on the early development of biological organisms using comprehensive multispectral optical and scanning acoustic microscopy approach / A.B. Burlakov, D.D. Khokhlov, V.L. Domanskiy, S.A. Titov // Journal of Physics: Conference Series. - 2019. - V. 1421. - № 012050.

103. Металлографический цифровой микроскоп Альтами МЕТ 1С. URL: https://altami.ru/microscopes/metallurgical/digi/altami_met1s/

104. USB-микроскоп Andonstar A1 2MP 500X. URL: https://andonstarmicroscope.com/ru/products/andonstar-500x-2mp-usb-digital-microscope-with-8-led-lights/

105. Сканирующий импульсный акустический микроскоп. Программное обеспечение. Руководство пользователя - М., 2013. - 31 с.

106. Костомарова, А.А. Объекты биологии развития. / А.А. Костомарова. - М.: Наука, 1975. -321 c.

107. Макеева, А.П. Эмбриология рыб. / А.П. Макеева - М.: из-во МГУ, 1992. - 216 с.

108. Cherin, E. Ultrahigh frame rate retrospective ultrasound microimaging and blood flow visualization in mice in vivo / E. Cherin, R. Williams, A. Needles et al. // Ultrasound in Medicine and Biology. - 2006. - V. 32. - № 5. - P. 683-691.

109. Liu, J.H. ECG triggering and gating for ultrasonic small animal imaging / J.H. Liu, G.S. Jeng, T.K. Wu et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2006. -V. 53. - № 9. - P. 1590-1596.

110. Weiss, E.C. Mechanical properties of single cells by high-frequency time-resolved acoustic microscopy / E.C. Weiss, P. Anastasiadis, G. Pilarczyk et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2007. - V. 54. - № 11. - P. 2257-2271.

111. Белов, В.С. Алгоритм определения параметров пульсовой волны на основе синхронного анализа фотоплетизмограммы и ЭКГ / В.С. Белов, А.Н. Калиниченко // Известия СПб. ГЭТУ «ЛЭТИ». - 2018. - № 4. - С. 86-90.

112. Волков, И. Ю. Фотоплетизмографическая визуализация гемодинамики и двухмерная оксиметрия / И.Ю. Волков, А.А. Сагайдачный, А.В. Фомин // Известия Саратовского университета. Новая серия. Серия: Физика. - 2022. - Т. 22. - Вып.1. - С. 15-45.

113. Коростелев, А.А. Пространственно-временная теория радиосистем. / А.А. Коростелев. -М.: Радио и связь, 1987. - 151 с.

114. Céspedes, I., Huang, Y., Ophir, J., Spratt, S. Methods for estimation of subsample time delays of digitized echo signals / I. Céspedes, Y. Huang, J. Ophir, S. Spratt // Ultrasonic Imaging. - 1995. -V. 17. - № 2. - P. 142-171.

115. Lai, X., Torp, H. Interpolation methods for time-delay estimation using cross-correlation method for blood velocity measurement / X. Lai, H. Torp // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics, and Frequency Control. - 1999. - V. 46. - № 2. - P. 277-290.

116. Титов, С.А. Измерение скорости звука в тканях эмбрионов костистых рыб / С.А. Титов, А.Б. Бурлаков, П.В. Зинин, А.Н. Богаченков // Известия РАН. Серия физическая. - 2021. -Т. 85. - № 1. - С. 140-144.

117. Костомарова, А.А. Вьюн Misgurnus fossilis L. / А.А. Костомарова // Объекты биологии развития. - 1975. - С. 309-323.

118. Детлаф, Т.А. Развитие осетровых рыб / Т.А. Детлаф, А.С. Гинзбург, О.И. Шмальгаузен -М.: из-во Наука, 1981. - 224 с.

119. Hill, C.R. Physical Principles of Medical Ultrasonics. / C.R. Hill, J.C. Bamber, G.R. Haar. -Chichester: John Wiley and Sons, 2004. - 528 p.

120. Ye, S. Label-free imaging of zebrafish larvae in vivo by photoacoustic microscopy / S. Ye, R. Yang, J. Xiong et al. // Biomedical Optics Express. - 2012. - V. 3. - № 2. - P. 360.

121. Weiss, E. Mechanical properties of single cells by high-frequency time-resolved acoustic microscopy / E. Weiss, P. Anastasiadis, G. Pilarczyk et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2007. - V. 54. - № 11. - P. 2257-2271.

122. Liu, T.Y. A study of the adult zebrafish ventricular function by retrospective Doppler-gated ultrahigh-frame-rate echocardiography / T.Y. Liu, P.Y. Lee, C.C. Huang et al. // IEEE Transactions on Ultrasonics, Ferroelectrics and Frequency Control. - 2013. - V. 60. - № 9. - P. 1827-1837.

123. Gauvrit, S. Modeling human cardiac arrhythmias: Insights from Zebrafish / S. Gauvrit, J. Bossaer, J. Lee, M.M. Collins // Journal of Cardiovascular Development and Disease. - 2022. - V. 9. - № 1. - P. 13.

ПУБЛИКАЦИИ ПО ТЕМЕ ДИССЕРТАЦИОННОЙ РАБОТЫ

Статьи в журналах, входящих в перечень ВАК и/или базу Scopus, труды конференций и

патенты

А1.Бурлаков, А.Б. Высокочастотная сонография сердечно-сосудистой системы в раннем развитии низших позвоночных / А.Б. Бурлаков, С.А. Титов, Л.А. Зыкова // Актуальные вопросы биологической физики и химии. - 2021. - Т. 6. - № 3. - P. 454-460.

А2.Бурлаков А.Б., Титов С.А., Зыкова Л.А. Высокочастотная сонография сердечно-сосудистой системы в раннем развитии низших позвоночных // Сборник материалов XVI международной научной конференции «Актуальные вопросы биологической физики и химии. БФФХ-2021». - 2021, Севастополь. - С. 108-109.

АЗ.Зыкова, Л.А., Титов, С.А. Устройство для неинвазивного исследования сердечной деятельности низших позвоночных. Патент на полезную модель RU 236416 U1, 06.08.2025. Заявка № 2025109760 от 17.04.2025.

А4.Machikhin, A.S. Combined optical and acoustic microscopy for noninvasive cardiovascular studies using zebrafish model / A.S. Machikhin, S.A. Titov, C.C. Huang, A.V. Guryleva, A.B. Burlakov, L.A. Zykova, V.I. Bukova // IEEE Transactions on Instrumentation and Measurement. - 2025. -V. 74. - P. 1-13.

А5.Титов, С.А. Стенд для исследования сердечно-сосудистой системы Danio rerio методами акустической и оптической микроскопии / С.А. Титов, А.Н, Богаченков, Л.А. Зыкова, А.В. Гурылева, А.Б. Бурлаков, А.С. Мачихин // Физические основы приборостроения. - 2023. -Т. 12. - № 2. - P. 87-93.

Аб.Мачихин А.С., Зыкова Л.А., Титов С.А., Гурылева А.В., Букова В.И., Хохлов Д.Д., Бурлаков А.Б. Мультимодальный стенд для визуализации и измерения параметров сердечнососудистой и мышечной систем Danio rerio // Труды XVII Международной научно-технической конференции «Оптические методы исследования потоков» 0МИП-2023, Москва. - 2023. - С. 610-616.

А7.Зыкова, Л.А., Титов С.А. Программа обработки высокочастотных эхокардиографических сигналов с целью визуализации и определения параметров сердца малых организмов. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025617864, 31.03.2025. Заявка № 2025616218 от 20.03.2025.

А8.Machikhin, A.S. Development of ultrasound echocardiography technique for imaging of the cardiovascular system of small organism in vivo / A.S. Machikhin, L.A. Zykova, A.B. Burlakov, et al. // Journal of Physics: Conference Series. - 2021. - V. 2127. - № 1. - P. 012061.

А9.Зыкова Л.А., Бурлаков А.Б., Титов С.А., Богаченков А.Н. Исследование сердечно-сосудистой системы эмбриона рыбы Danio rerio с помощью ультразвукового сканера / Л.А. Зыкова, А.Б. Бурлаков, С.А. Титов, А.Н. Богаченков // Сборник тезисов V - ой международной молодежной конференции, посвященной 90-летию со дня основания АГТУ, Астрахань. -2021.

А10. Зыкова Л.А., Титов С.А. Анализ погрешности синхронизации ультразвуковых сигналов с сердечным ритмом при сонографических исследованиях малых организмов // Сборник тезисов 16-й Международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2023), Суздаль. - 2023. - С. 193-196.

А11. Бурлаков А.Б., Титов С.А., Зыкова Л.А. Использование ультразвуковых методов для оценки работы сердца рыб разных систематических групп в раннем развитии // Сборник материалов I Всероссийской научно-практической конференции «Современные проблемы естествознания и естественно-научного образования», Калуга. - 2024. - С. 147-149.

А12. Мачихин А.С., Зыкова Л.А., Бурлаков А.Б., Титов С.А., Богаченков А.Н. Исследования сердца личинок Данио рерио методом высокочастотной сонографии // Сборник тезисов XXIV съезда физиологического общества им. И.П. Павлова, Санкт-Петербург. - 2023. - С. 131-132.

А13. Зыкова Л.А. Разработка методов и средств высокочастотной сонографии биологических объектов in vivo // Сборник тезисов докладов IV Международной научной конференции «Наука будущего - наука молодым», Москва. - 2021. - С. 127-128.

А14. Зыкова Л.А., Бурлаков, А.Б., Титов С.А., Богаченков А.Н. Ультразвуковое исследование сердца Danio rerio на предличиночной стадии развития / Л.А. Зыкова, А.Б. Бурлаков, С.А. Титов, А.Н. Богаченков // Труды школы-семинара «Волны 2021», Москва. - 2021. - С. 18-19.

А15. Зыкова Л.А., Титов С.А. Алгоритм обработки пространственно-временных сигналов в сонографических исследованиях низших позвоночных на ранних стадиях развития // Труды Международной научно-технической конференции «Современные технологии научного приборостроения и информационно-измерительных систем», Москва. - 2023. - С. 108-110.

А16. Titov, S.A. High-frequency ultrasound echocardiography of heart activity of Danio rerio embryo / S.A. Titov, L A. Zykova, C.C. Huang, et al. // IEEE Xplore: 2022 Wave Electronics and its Application in Information and Telecommunication Systems (WECONF). - 2022. - P. 1-4.

А17. Титов С.А., Хуанг Ч.Ч., Зыкова Л.А., Бурлаков А.Б., Богаченков, А.Н. Высокочастотное ультразвуковое исследование деятельности сердца эмбриона Danio rerio // Материалы XXV Международной научной конференции «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы», Санкт-Петербург. - 2022. - С. 131-135.

А18. Titov, S.A. Estimation of blood flow velocity in the heart of Danio rerio embryo using correlation of ultrasonic signals / S.A. Titov, L.A. Zykova, A.B. Burlakov et al. // IEEE Xplore: International Conference on Information, Control, and Communication Technologies (ICCT). - 2022. - P. 1-4.

А19. Титов С.А., Бурлаков А.Б., Зыкова Л.А. Оценка скорости кровотока в сердце эмбриона Danio rerio по корреляции ультразвуковых сигналов // Сборник тезисов VI Международной конференции «Информационные технологии и технические средства управления» (ICCT-2022), Астрахань. - 2022.

А20. Titov, S.A. Estimation of blood flow velocity in the heart of fish larvae using autocorrelation of echocardiographic signals / S.A. Titov, L.A. Zykova // Journal of Biomedical Photonics and Engineering. - 2025. - V. 11. - № 2. - P. 1-7.

А21. Титов С.А., Зыкова Л.А. Оценка скорости потока частиц в жидкости по эхо-импульсным сигналам ультразвукового фокусирующего преобразователя // Материалы XXVII Международной научной конференции «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы» (WECONF), Санкт-Петербург. - Сборник статей: в 3 ч. Ч. 3. - 329 с. - 2024. - С. 137140.

А22. Титов С.А., Зыкова Л.А. Особенности измерения скорости потока частиц в жидкости фокусирующим ультразвуковым преобразователем // Сборник тезисов 17-й Международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2024), Суздаль. - 2024. - С. 277-279.

А23. Зыкова Л.А., Титов С.А., Бурлаков А.Б., Богаченков А.Н. Анализ динамики сердечных камер Danio rerio с помощью комбинированной системы визуализации // Сборник тезисов 17-й Международной конференции «Акустооптические и радиолокационные методы измерений и обработки информации» (ARMIMP-2024), Суздаль. - 2024. - С. 273-276.

А24. Зыкова Л.А., Титов С.А., Бурлаков А.Б., Богаченков А.Н. Исследование движения стенок сердца Danio rerio с помощью мультимодального стенда // Материалы XXVII Международной научной конференции «Волновая электроника и инфокоммуникационные системы» (WECONF), Санкт-Петербург. - Сборник статей: в 3 ч. Ч. 3. - 329 с. - 2024. - С. 7679.

А25. Zykova, L.A. Using a high-frequency ultrasound scanner to study the cardiovascular system of a Danio rerio embryo / L.A. Zykova, A.B. Burlakov, S.A. Titov et al. // Bulletin of the Russian Academy of Sciences: Physics. - 2023. - V. 87. - № 4. - P. 528-531.

А26. Зыкова Л.А., Бурлаков А.Б., Титов С.А., Богаченков А.Н. Оценка сердечно-сосудистой системы эмбрионов Danio rerio с помощью высокочастотного ультразвукового сканера // Труды школы-семинара «Волны 2022», Москва. - 2022. - С. 19-20

Приложение А. Акт об использовании результатов работы в МГУ им. М.В. Ломоносова

МОСКОВСКИМ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ имени М.В.ЛОМОНОСОВА

(МГУ)

БИОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

«Разработка методов и средств ультразвуковой кардиографии малых биологических объектов in vivo»

На Биологическом факультете МГУ имени M.B. Ломоносова на кафедре ихтиологии ведутся интенсивные исследования в областях эмбриологии и биологии развития, направленные на изучение механизмов формирования и функционирования сердечно-сосудистой системы модельных объектов, таких как рыбы Danio reio. Одной из приоритетных задач в данной области является разработка неинвазивных методов мониторинга динамических физиологических процессов in vivo, в особенности кардиогенеза.

В диссертационной работе Зыковой Л.А. для решения данной задачи разработан аппаратно-программный комплекс, в котором высокочастотная ультразвуковая система объединена с оптическим микроскопом. Данный комплекс позволяет одновременно проводить ультразвуковую и оптическую визуализацию сердечной деятельности и измерять пространственно-временные параметры сердечно сосудистой системы с высокой точностью.

Использование результатов диссертационной работы Зыковой Л.А. позволило получить более полные экспериментальные данные о физиологии сердечной деятельности на ранних стадиях развития у модельных объектов. Разработанный аппаратно-программный комплекс отрывает новые перспективы для исследований метаболических процессов и кинетики развития, а также для доклинических исследований препаратов и оценки влияния условий среды на развитие сердечно-сосудистой системы. Также использование результатов работы в

Ленинские горы, д. 1, стр. 12 Москва, 119234 Тел.: [phone], Факс: [phone] e-mail: [e-mail]

¿7. OS. Ш5~ №. На №_

АКТ

об использовании результатов диссертационной работы Зыковой Лидии Александровны

Приложение Б. Свидетельство о государственной регистрации программы для ЭВМ № 2025617864 «Программа обработки высокочастотных эхокардиографических сигналов с целью визуализации и определения параметров сердца малых организмов»

Приложение В. Патент на полезную модель № 236416 «Устройство для неинвазивного исследования сердечной деятельности низших позвоночных»