МИСиС: Фантом человеческого мозга из гидрогеля

Продукт
Разработчики: НИТУ МИСиС (Национальный исследовательский технологический университет)
Дата премьеры системы: 2020/07/02
Отрасли: Фармацевтика, медицина, здравоохранение

2020: Создание «фантома» человеческого мозга из гидрогеля

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. Об этом 2 июля 2020 года НИТУ МИСиС сообщил Zdrav.Expert.

Российские студенты создали «фантом» человеческого мозга из гидрогеля

Нейрохирургические операции – 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 начало июля 2020 года 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 лето 2020 года их изготавливают из силикона, который сильно отличается от органических тканей по механическим характеристикам.

Российские студенты создали «фантом» человеческого мозга из гидрогеля

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.

Российские студенты создали «фантом» человеческого мозга из гидрогеля

Работы ведутся в Центре композиционных материалов НИТУ МИСиС и Сколтехе при поддержке благотворительного фонда «Искусство, наука и спорт».