Команда студентів НІТУ «МІСіС» розробила «фантом» людського мозку - модель з гідрогелю зі структурною та механічною подобою реальному органу. «Фантомозг» дозволить студентам вивчати патологічну анатомію тканин, а практикуючим нейрохірургам - проводити тренувальне оперативне втручання.
Нейрохірургічні операції - колосально складний процес, що вимагає від лікаря граничного розуміння структури головного мозку, природи і форми патології, допустимих меж втручання.
Навіть нейрохірурги з багаторічним досвідом можуть відчувати труднощі, зіткнувшись з рідкісним клінічним випадком, будь то важкодоступна локація пухлини, обширний інсульт або особливо велика гематома.
На сьогоднішній день хірургів і студентів є три основних способи вивчати об'ємну структуру органів: через 3D-симуляцію в VR, на кадаврах (тобто, людських тілах), а також за допомогою фантомів - моделей органів у натуральну величину.
У кожного зі способів є свої недоліки - так, VR-технології, як і раніше, дуже дорогі, і не дають оператору повною мірою відчути процес операції фізично. Використання кадаврів негуманне, до того ж мертві тканини сильно «втрачають» у характеристиках.
Фантоми - найбільш оптимальний варіант, проте на сьогоднішній день їх виготовляють із силікону, який сильно відрізняється від органічних тканин за механічними характеристиками.
Студенти НІТУ «МІСіС» запропонували альтернативний варіант виготовлення фантома людського мозку - з гідрогелю - на основі даних комп'ютерної та магнітно-резонансної томографії пацієнта.
Перший етап - 3D-реконструкція з подальшою печаткою полімерного негативу. Потім на основі негативу виготовляється силіконова форма, в яку заливається гідрогель (полівініловий спирт і агароза).
Отримана заготовка поміщається спочатку в морозильну, а потім в холодильну камеру. Загальний час виготовлення такого фантома - близько 30 годин.
Пробний зразок - це зменшена копія (1:4), механічні випробування показали, що межа міцності фантома майже відповідає півкулям людського мозку - 87 кПа проти 100 кПа.
Далі команді належить робота над структурною імітацією інших відділів мозку (мозочок, середній мозок, продовжуватий мозок, міст), а також збільшенням моделі до розмірів 1:1. Крім того, планується додати в фантомозг імітацію судин і патологічних змін: пухлин, кров'яних згустків, бляшок.
Роботи ведуться в Центрі композиційних матеріалів НІТУ «МІСіС» і Сколтехе за підтримки благодійного фонду «Мистецтво, наука і спорт».
