Ein Studententeam von NUST MISIS hat ein „Phantom“ des menschlichen Gehirns entwickelt - ein Hydrogelmodell mit struktureller und mechanischer Ähnlichkeit zu einem realen Organ. "Phantom Brain" ermöglicht es den Schülern, die pathologische Anatomie von Geweben zu studieren und Neurochirurgen zu praktizieren - um chirurgische Eingriffe zu trainieren.
Heutzutage haben Chirurgen und Studenten drei Möglichkeiten, die volumetrische Struktur von Organen zu untersuchen: durch 3D-Simulation in VR, an Leichen (dh menschlichen Körpern) und auch mit Hilfe von Phantomen - lebensgroße Modelle von Organen. Jede der Methoden hat ihre Nachteile - zum Beispiel sind VR-Technologien immer noch sehr teuer und ermöglichen es dem Bediener nicht, den Betriebsprozess physisch vollständig zu erleben. Die Verwendung von Leichen ist unmenschlich, außerdem "verlieren" tote Gewebe viel an Eigenschaften. Phantome sind die optimalste Option, aber heute bestehen sie aus Silikon, das sich hinsichtlich der mechanischen Eigenschaften stark von organischen Geweben unterscheidet.
Die Studenten von NUST MISIS schlugen eine alternative Methode vor, um ein menschliches Gehirnphantom - aus einem Hydrogel - auf der Grundlage der Daten der berechneten und Magnetresonanztomographie des Patienten herzustellen. Die erste Stufe ist eine 3D-Rekonstruktion, gefolgt vom Drucken eines Polymer-Negativs. Dann wird auf der Basis des Negativs eine Silikonform hergestellt, in die ein Hydrogel (Polyvinylalkohol und Agarose) gegossen wird. Der resultierende Vorformling wird zuerst in den Gefrierschrank und dann in den Kühlschrank gestellt. Die gesamte Herstellungszeit für ein solches Phantom beträgt etwa 30 Stunden. Jetzt sieht "Phantom Brain" so aus.
Die Testprobe war eine kleine Kopie (1: 4); Mechanische Tests zeigten, dass die Zugfestigkeit des Phantoms fast den Hemisphären des menschlichen Gehirns entspricht - 87 kPa gegenüber 100 kPa. Als nächstes muss das Team an einer strukturellen Nachahmung anderer Teile des Gehirns (Kleinhirn, Mittelhirn, Medulla oblongata, Brücke) arbeiten und das Modell auf 1: 1-Größen erhöhen. Darüber hinaus ist geplant, die Phantomhirnimitation von Blutgefäßen und pathologischen Veränderungen zu verstärken: Tumoren, Blutgerinnsel, Plaques.
Die Arbeiten werden im Zentrum für Verbundwerkstoffe von NUST MISIS und Skoltech mit Unterstützung der gemeinnützigen Stiftung für Kunst, Wissenschaft und Sport durchgeführt.