Մուլտիմոդալ կենսապատկերավորում
Նարինե Արմենի Սարվազյան
Լաբորատորիայի ղեկավարՊրոֆեսոր, ՀՀ ԳԱԱ արտասահմանյան անդամ
E-mail: phynas@gmail.comՄուլտիմոդալ կենսապատկերավորման լաբորատորիան իրականացնում է հետազոտություններ երկու հիմնական ուղղություններով։
Առաջին ուղղությունը կապված է նոր սերնդի հիպերսպեկտրային պատկերավորման (Hyperspectral Imaging, HSI) տեխնոլոգիաների մշակման հետ, որի նպատակն է ավանդական եռաչափ HSI մոտեցումից անցում կատարել ընդլայնված ձևաչափի՝ ներմուծելով լրացուցիչ չափում՝ գրգռման ալիքի երկարությունը։ Ներկայումս լաբորատորիայի աշխատակազմը իրականացնում է այս նոր մոտեցման, այսինքն բազմակի գրգռմամբ հիպերսպեկտրային պատկերավորման (Multi-Excitation HSI/ME-HSI) վավերացումը տարբեր կենսաբանական օբյեկտների վրա։ Մշակվում են նոր հաշվարկային մեթոդներ և ծրագրային գործիքներ, որոնք հնարավորություն են տալիս իրական ժամանակում մշակել և մեկնաբանել ME-HSI-ի միջոցով ստացվող տվյալների մեծածավալ հավաքածուները։
Հետազոտությունների երկրորդ հիմնական ուղղությունը հյուսվածքային ճարտարագիտությունն է։ Լաբորատորիայի թիմն աշխատում է կոլագենային պլաստիրների (patches) ստեղծման վրա, որոնք իրենց հատկություններով համադրելի կլինեն շուկայում առկա կենսանյութերի հետ։ Հետազոտությունները ներառում են հումքի տեղական և մատչելի աղբյուրների որոնում, կոլագենի առանձնացման մեթոդների կատարելագործում, ինչպես նաև բարձր մեխանիկական ամրությամբ, կենսահամատեղելիությամբ և վերականգնողական մեծ ներուժով կոնստրուկցիաների մշակում։ Իրականացվել է կոլագենի առանձնացման տարբեր մեթոդների համեմատական ուսումնասիրություն՝ գնահատելու համար դրանց ազդեցությունը կմախքների (scaffolds) միկրոկառուցվածքի վրա, իսկ լիոֆիլիզացված նմուշները հետազոտվել են նաև դրանց իմունաբանական հատկությունների տեսանկյունից։
Հետագայում նախատեսվում է կենսատպագրությամբ զբաղվող FOLDINK ստարտափի հետ համատեղ իրականացնել հետազոտություններ՝ կատարելագործված ֆունկցիոնալ հատկություններով և բնական մաշկին առավել մոտ կառուցվածքով բազմաշերտ մաշկային համարժեքների ստեղծման ուղղությամբ։ Այս մշակումները կհարմարեցվեն Հայաստանում վերքերի բուժման և մաշկի վերականգնման ոլորտի առկա կարիքներին՝ հաշվի առնելով կլինիկական գործընկերների առաջարկությունները։
Լրացուցիչ նոր ուղղություն է իմպուլսային էլեկտրական դաշտով աբլացիայի (Pulsed Field Ablation, PFA) ուսումնասիրությունը։ Լաբորատորիայի աշխատակիցների կողմից մշակված PFA գեներատորը կարող է գեներացնել մինչև 2 կՎ լարման և միկրովայրկյանային տևողության իմպուլսներ։ Այն ծառայում է որպես նոր հարթակ՝ սրտային և ոչ սրտային հյուսվածքների վրա PFA-ի տարբեր պրոտոկոլների փորձարկման համար։ Տվյալ տեխնոլոգիան արագորեն ճանաչում է ձեռք բերում էլեկտրաֆիզիոլոգիայի ոլորտում։
Մուլտիմոդալ կենսապատկերավորման լաբորատորիայի հետազոտական խումբը ակտիվորեն կիրառում է իր կողմից մշակված ME-HSI մոտեցումը (որը կարող է անվանվել նաև 4D-HSI) տարբեր կենսաբանական օբյեկտների ուսումնասիրության համար։ Փորձարարական հետազոտություններից բացի, մշակվել և վավերացվել են մի շարք հաշվողական շղթաներ (computational pipelines), որոնք նախատեսված են մեծածավալ քառաչափ տվյալների կառավարման, պատկերավորման և քանակական վերլուծության համար։
2025 թվականի նոյեմբերին լաբորատորիայի աշխատակիցները IEEE միջազգային համաժողովում (WHISPERS, Բարսելոնա) ներկայացրել են երեք բանավոր և երկու պաստառային զեկույց։ Ներկայացված ուսումնասիրության արդյունքները ընդգծել են ME-HSI մոտեցման առավել բարձր արդյունավետությունը ավանդական HSI-ի համեմատ։
Հրապարակումներ
1. Gabrielyan, Y., Hunanyan, A., Bezirganyan, S., Davtyan, L., Avetisyan, A., Sarvazyan, N., ... & Yeghiazaryan, V. Comparative Analysis of Deep Learning Methods for Classification of Ablated Regions in Hyperspectral Images of Atrial Tissue. IEEE Access. DOI: 10.1109/ACCESS.2025.3543122.
2. Sergei A. Fedotov, Andrei V. Stepanov, Galina A. Sakuta, Ivan S. Andreev, Marina S. Ivanova, Ekaterina V. Baidyuk. Ultrastructural Remodeling of Cardiomyocytes in Postinfarction Myocardium of Rats in the Late Stages of the Disease. J. Cytometry, Part A. https://doi.org/10.1002/cyto.a.24915.
3. Chilingaryan, N., Villarruel, F., Soghomonyan, T., Yeghiazaryan, V., & Sarvazyan, N. 4D hyperspectral imaging for intraoperative tissue classification. In Medical Imaging 2025: Clinical and Biomedical Imaging (Vol. 13410, pp. 255-260). SPIE.
4. Matosyan, N., Chilingaryan, N., Sarvazyan, N., & Yeghiazaryan, V. Spectral pixels as images: CNN-based pixel classification of 4D hyperspectral data for nerve and ligament differentiation. In Medical Imaging 2025: Image Processing (Vol. 13406, pp. 565-573). SPIE. https://doi.org/10.1117/12.3047194.
5. N. Matosyan, N. Chilingaryan, N. Sarvazyan and V. Yeghiazaryan. "Combining 4D Hyperspectral Imaging With CNN for Nerve and Ligament Differentiation," 2025 IEEE 22nd International Symposium on Biomedical Imaging (ISBI), Houston, TX, USA, 2025, pp. 1-5, doi: 10.1109/ISBI60581.2025.10981284.
6. Baidiuk. E., Sakuta G., Stepanov A., Fedotov S. P-03-018. Morpho-functional changes of cardiomyocyte mitochondria in postinfarction ventricularremodeling of rat hearts. FEBS Open Bio 15 (Suppl. 2) (2025), p. 84. DOI: 10.1002/2211-5463.7007p.84. https://febs.onlinelibrary.wiley.com/doi/epdf/10.1002/2211-5463.70071.
7. Chilingaryan, N., Gasparyan, A., & Sarvazyan, N. Multi-Excitation Hyperspectral Imaging Toward Improved Lichen Identification. 2025 15th Workshop on Hyperspectral Imaging and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing (WHISPERS). To appear.
8. Hunanyan, A., Ter-Petrosyan, N., Villarruel, F., Soghomonyan, T., Sarvazyan, N., Butavyan, A., & Yeghiazaryan, V. Deep Learning Classification of Ablated Atrial Tissue in Multi-Excitation Hyperspectral Images. 2025 15th Workshop on Hyperspectral Imaging and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing (WHISPERS). To appear.
9. Ter-Petrosyan, N., Hunanyan, A., Villarruel, F., Sarvazyan, N., Butavyan, A., & Yeghiazaryan, V. Comparative Analysis of Multi-Excitation Hyperspectral Image Configurations for Ablated Atrial Tissue Classification. 2025 15th Workshop on Hyperspectral Imaging and Signal Processing: Evolution in Remote Sensing (WHISPERS). To appear.
10. Sergei A. Fedotov, Andrei V. Stepanov, Galina A. Sakuta, Mikhail L. Vorobev, Ekaterina V. Baidyuk. Functional Changes in Mitochondrial Subpopulations of Left Ventricular Cardiomyocytes in Post-Infarction Rats During the Subacute Stage of Remodeling. Front. Biosci. (Landmark Ed) 2026, 31(6), 47046. https://doi.org/10.31083/FBL47046 (registering DOI).