神经外科手术是一个极其复杂的过程,需要医生充分了解大脑的结构,病理的性质和形式以及允许的干预范围。即使是具有多年经验的神经外科医师,面对罕见的临床病例,无论是难以到达的肿瘤部位,大面积的中风还是特别大的血肿,都可能会遇到困难。
来自NUST MISIS的一组学生开发了人脑的“幻像”-一种具有与真实器官结构和机械相似性的水凝胶模型。“幻影大脑”将允许学生研究组织的病理解剖学,并练习神经外科医生-进行外科手术干预的培训。
如今,外科医生和学生有三种主要的方法来研究器官的体积结构:通过VR中的3D模拟,尸体(即人体)上的3D模拟以及使用幻像(全尺寸的器官模型)。每种方法都有其缺点-例如,VR技术仍然非常昂贵,并且不允许操作员实际体验操作过程。尸骨的使用是不人道的,此外,死组织在特征上大大“丢失”。幻影是最理想的选择,但如今它们是由硅树脂制成的,就机械特性而言,它与有机组织大不相同。
NUST“ MISiS”的学生根据来自计算机的数据和患者的磁共振成像,提出了由水凝胶替代人脑模型的生产方法。第一步是3D重建,然后打印聚合物底片。然后,基于底片,制成硅酮模具,将水凝胶(聚乙烯醇和琼脂糖)倒入其中。首先将所得的瓶坯放入冰箱,然后放入冰箱。这种体模的总生产时间约为30小时。现在,幻影脑看起来像这样。
测试样品是缩小的副本(1:4);力学测试表明,体模的拉伸强度几乎与人脑的半球相对应-87 kPa对100 kPa。接下来,该团队将不得不对大脑其他部分(小脑,中脑,延髓,桥)的结构进行模拟,并将模型扩大到1:1。此外,还计划增加幻影脑的血管和病理变化的模仿:肿瘤,血块,斑块。
在艺术,科学和体育慈善基金会的支持下,这项工作正在由NUST MISIS和Skoltech的复合材料中心进行。