脳神経外科手術は非常に複雑なプロセスであり、医師は脳の構造、病理の性質と形態、および介入の許容限界を完全に理解する必要があります。長年の経験を持つ脳神経外科医でさえ、到達困難な腫瘍の場所、大規模な脳卒中、または特に大きな血腫など、まれな臨床症例に直面すると困難を経験する可能性があります。
NUST MISISの学生チームは、人間の脳の「ファントム」、つまり実際の臓器と構造的および機械的に類似したヒドロゲルモデルを開発しました。「ファントムブレイン」は、学生が組織の病理解剖学を研究し、脳神経外科医を練習することを可能にします-訓練手術を実行するために。
今日、外科医と学生は、臓器の体積構造を研究する3つの主な方法を持っています。VRでの3Dシミュレーション、死体(つまり、人体)のほか、ファントム-フルサイズの臓器モデルの使用です。それぞれの方法には欠点があります。そのため、VRテクノロジーは依然として非常に高価であり、オペレーターが操作プロセスを物理的に完全に体験することはできません。死体の使用は、非人道的であり、さらに、死んだ組織はその特性において多く「失われます」。ファントムは最も最適なオプションですが、今日ではシリコンから作られています。これは、機械的特性の点で有機組織とは大きく異なります。
NUST“ MISiS”の学生は、コンピューターのデータと患者の磁気共鳴画像に基づいて、ヒドロゲルからの人間の脳のファントムの代替生産を提案しました。最初の段階は3D再構成で、その後ポリマーネガを印刷します。次に、ネガに基づいて、シリコーン型を作成し、その中にヒドロゲル(ポリビニルアルコールとアガロース)を注入します。得られたワークピースは、まず冷凍庫に入れられ、次に冷蔵庫に入れられます。そのようなファントムの総生産時間は約30時間です。これでファントムブレインは次のようになります。
テストサンプルは小さなコピー(1:4)でした。機械的試験では、ファントムの引張強度が人間の脳の半球にほぼ対応していることが示されました(87 kPa対100 kPa)。次に、チームは脳の他の部分(小脳、中脳、延髄、橋)の構造の模倣に取り組み、モデルを1:1サイズに拡大する必要があります。さらに、ファントム脳に血管の模倣と病理学的変化を追加することが計画されています:腫瘍、血栓、プラーク。
作品は、アート、サイエンス、スポーツの慈善財団の支援を受けて、NUST MISISとSkoltechの複合材料センターで実施されています。