2 июля 2020 г., Москва — Команда студентов НИТУ «МИСиС» разработала «фантом» человеческого мозга –модель из гидрогеля со структурным и механическим подобием реальному органу. «Фантомозг» позволит студентам изучать патологическую анатомию тканей, а практикующим нейрохирургам – проводить тренировочное оперативное вмешательство.
Нейрохирургические операции – колоссально сложный процесс, требующий от врача предельного понимания структуры головного мозга, природы и формы патологии, допустимых границ вмешательства. Даже нейрохирурги с многолетним опытом могут испытывать трудности, столкнувшись с редким клиническим случаем, будь то труднодоступная локация опухоли, обширный инсульт или особенно крупная гематома.
На сегодняшний день хирургов и студентов есть три основных способа изучать объемную структуру органов: через 3D-симуляцию в VR, на кадаврах (то есть, человеческих телах), а также при помощи фантомов – моделей органов в натуральную величину. У каждого из способов есть свои недостатки – так, VR-технологии по-прежнему очень дорогие, и не дают оператору в полной мере прочувствовать процесс операции физически. Использование кадавров негуманно, к тому же мертвые ткани сильно «теряют» в характеристиках. Фантомы – наиболее оптимальный вариант, однако на сегодняшний день их изготавливают из силикона, который сильно отличается от органических тканей по механическим характеристикам.
Студенты НИТУ «МИСиС» предложили альтернативный вариант изготовления фантома человеческого мозга – из гидрогеля – на основе данных компьютерной и магнитно-резонансной томографии пациента. Первый этап – 3D-реконструкция с последующей печатью полимерного негатива. Затем на основе негатива изготавливается силиконовая форма, в которую заливается гидрогель (поливиниловый спирт и агароза). Полученная заготовка помещается вначале в морозильную, а затем в холодильную камеру. Общее время изготовления такого фантома – порядка 30 часов.
Пробный образец представлял собой уменьшенную копию (1:4), механические испытания показали, что предел прочности фантома почти соответствует полушариям человеческого мозга – 87 кПа против 100 кПа. Далее команде предстоит работа над структурной имитацией других отделов мозга (мозжечок, средний мозг, продолговатый мозг, мост), а также увеличением модели до размеров 1:1. Кроме того, планируется добавить в фантомозг имитацию сосудов и патологических изменений: опухолей, кровяных сгустков, бляшек.
Работы ведутся в Центре композиционных материалов НИТУ «МИСиС» и Сколтехе при поддержке благотворительного фонда «Искусство, наука и спорт».
Справка о НИТУ «МИСиС»
НИТУ «МИСиС» — один из наиболее динамично развивающихся научно-образовательных центров страны. Находясь в числе лидеров технологического образования России, НИТУ «МИСиС» также представляет собой полноценный научный центр. Университет занимает ведущие позиции в мире в предметных рейтингах THE, QS и ARWU сразу по 16 направлениям, входя в топ-100 в категориях «Инжиниринг–Горное дело» (рейтинг QS) и «Инжиниринг-Металлургия» (рейтинг ARWU), в области материаловедения НИТУ «МИСиС» в группе 101+ лучших вузов (рейтинг QS).
Стратегическая цель НИТУ «МИСиС» к 2020 году укрепить лидерство по направлениям специализации: материаловедение, металлургия и горное дело, а также существенно усилить свои позиции в сфере био-, нанотехнологий и ИТ. В состав университета входит 10 институтов, 6 филиалов – четыре в России и два за рубежом. В НИТУ «МИСиС» учится более 20 000 обучающихся, среди них 25% – это студенты из 84 стран мира. В университете действуют более 30 научно-исследовательских лабораторий и 3 инжиниринговых центра мирового уровня, в которых работают ведущие российские и зарубежные ученые. НИТУ «МИСиС» успешно реализует совместные проекты с крупнейшими высокотехнологичными компаниями России и мира.
НИТУ «МИСиС» является идеологом и одним из организаторов международной конференции по новым образовательным технологиям #EdCrunch, традиционно, на протяжении шести лет, проходящей в Москве осенью и объединяющей сотни экспертов из десятков стран мира.