Команда студентов НИТУ «МИСиС» разработала «фантом» человеческого мозга — модель из гидрогеля со структурным и механическим подобием настоящему органу.
В России сделали «фантом» человеческого мозга

«Фантомозг» позволит студентам изучать патологическую анатомию тканей, а практикующим нейрохирургам — проводить тренировочное оперативное вмешательство, ведь 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.

На сегодняшний день у хирургов и студентов есть три основных способа изучать объёмную структуру органов: через 3D-симуляцию в VR, на человеческих телах, а также при помощи фантомов — моделей органов в натуральную величину. У каждого из способов есть свои недостатки: VR-технологии дороги и не дают оператору в полной мере прочувствовать процесс операции физически, а мёртвые 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 и бляшек.