Une équipe d'étudiants de NUST MISIS a développé un «fantôme» du cerveau humain - un modèle d'hydrogel présentant des similitudes structurelles et mécaniques avec un véritable organe. "Phantom Brain" permettra aux étudiants d'étudier l'anatomie pathologique des tissus, et de pratiquer des neurochirurgiens - pour mener une intervention chirurgicale de formation.
Aujourd'hui, les chirurgiens et les étudiants ont trois manières principales d'étudier la structure volumétrique des organes: par simulation 3D en VR, sur des cadavres (c'est-à-dire des corps humains), et aussi à l'aide de fantômes - des modèles d'organes grandeur nature. Chacune des méthodes a ses inconvénients - par exemple, les technologies VR sont encore très coûteuses et ne permettent pas à l'opérateur de vivre pleinement le processus d'exploitation physiquement. L'utilisation de cadavres est inhumaine, d'ailleurs, les tissus morts "perdent" beaucoup dans leurs caractéristiques. Les fantômes sont l'option la plus optimale, mais aujourd'hui, ils sont en silicone, ce qui est très différent des tissus organiques en termes de caractéristiques mécaniques.
Les étudiants de NUST «MISiS» ont proposé une production alternative d'un fantôme du cerveau humain - à partir d'un hydrogel - à partir des données d'un ordinateur et de l'imagerie par résonance magnétique du patient. La première étape est une reconstruction 3D suivie de l'impression d'un négatif polymère. Ensuite, sur la base du négatif, un moule en silicone est fabriqué, dans lequel un hydrogel (alcool polyvinylique et agarose) est versé. La pièce résultante est placée d'abord dans le congélateur, puis dans le réfrigérateur. Le temps de fabrication total d'un tel fantôme est d'environ 30 heures. Maintenant, le cerveau fantôme ressemble à ceci.
L'échantillon d'essai était une copie réduite (1: 4); des tests mécaniques ont montré que la résistance à la traction du fantôme correspond presque aux hémisphères du cerveau humain - 87 kPa contre 100 kPa. Ensuite, l'équipe travaillera sur une imitation structurelle d'autres parties du cerveau (cervelet, mésencéphale, moelle allongée, pons), ainsi que sur l'augmentation du modèle à une taille de 1: 1. En outre, il est prévu d'ajouter au cerveau fantôme l'imitation des vaisseaux sanguins et les changements pathologiques: tumeurs, caillots sanguins, plaques.
Les travaux sont menés au Center for Composite Materials de NUST MISIS et Skoltech avec le soutien de la fondation caritative Art, Science and Sport.