Bir orqanın ən dəqiq təqlidi
“Phantomozg” mart ayında başlayan NUST “MISiS”in fənlərarası layihələrin tələbə müsabiqəsi çərçivəsində yaradılıb, lakin ideyanın özü daha əvvəl yaranıb. Bunu Oksford Universitetinin Triniti Kollecinin vitse-prezidenti, Skoltech və NUST “MISiS”in qonaq professoru professor Aleksandr Korsunski təklif edib. Alim həmkarlarının orqan fantomlarına və inyeksiya zamanı yumşaq toxumaların reaksiyasına həsr olunmuş məqalələri ilə maraqlanıb.
“Bu halda fantom sadəcə onu təqlid etməyən, lakin yüksək mexaniki və anatomik oxşarlığa malik olan orqanın süni surətini bildirən texnoloji termindir. O, konkret xəstənin, məsələn, beyin, ağciyər və ya qaraciyərin MRT və ya KT görüntülərinin ətraflı təhlili əsasında 3D çapdan istifadə etməklə yaradılmışdır. Fantom əməliyyatdan əvvəl xəta riskini minimuma endirməyə imkan verir. Xəstə üçün son nəticəni yaxşılaşdırmaq üçün fantomlar müasir tibbdə böyük tələbatdır, xüsusən də fərdiləşdirilmiş tibbdə mənim alimlərim hidrojeldən bu cür fantomların sürətli və ucuz yaradılmasına xüsusi bir yanaşma inkişaf etdirmək fikri var idi – elastik bir polimer molekulu olan məsaməli material, xassələrinə görə daha sürətli və praktik olaraq həyata keçirilə bilər Rusiya”, – ruphantom.com layihəsinin elmi rəhbərliyini üzərinə götürən Korsunski bildirib.
Fantom orqanlar yalnız cərrahi praktikada deyil, həm də tibb tələbələrinin və praktiki həkimlərin hazırlanmasında istifadə olunur. Bu gün orqanların həcmli strukturunu öyrənməyin daha iki yolu var: virtual reallıqda 3D simulyasiya və meyitlərin cəsədlərində. Birinci halda, olduqca bahalı olduğu ortaya çıxır, əlavə olaraq, VR texnologiyaları hələ də əməliyyatın bütün fiziki prosesinin tam reproduksiyasına imkan vermir. Bir çox inzibati və etik maneələrə görə meyitlər üzrə təhsil praktikası demək olar ki, əlçatmazdır. Ölümün səbəbini müəyyən etmək üçün cəsədlərə yalnız patoloqların girişi var, buna görə də anatomiya otağına giriş, o cümlədən praktiki mütəxəssislər üçün çətindir. İxtisasları artırmaq lazımdır, məsələn, donuz cəsədlərindən istifadə etməklə – bu cür xidmətlər Skolkovodakı Symbiotex şirkəti tərəfindən təmin edilir. Bununla belə, qəbul edilmiş sertifikatlaşdırma sisteminə görə nümunələr ABŞ-dan sifariş edilməli və çatdırılmalıdır, buna görə də belə cərrahi əməliyyat kifayət qədər bahalıdır.
Layihə rəhbəri, Yeni Materiallar və Nanotexnologiyalar İnstitutunun Fiziki kimya kafedrasının dosenti, NUST MİT-nin baş mühəndisi və ali texnoloqu deyib: “Həm Rusiya, həm də xarici həkimlər daha sadə, daha ucuz və asanlıqla təkrarlana bilən təlim modelinin yaradılmasında çox maraqlıdırlar. Bundan əlavə, o, mexaniki və anatomik xüsusiyyətlərinə görə insan toxumalarına mümkün qədər yaxın olmalıdır”. Strukturlaşdırılmış materiallar Alexey Salimon.
3D rekonstruksiyadan beynin miniatür surətinə qədər
Müsabiqə çərçivəsində beyin fantomunun (“Phantomozg”) yaradılması layihəsi Kompozit Materiallar Mərkəzində NUST MISIS tələbələrinin, eləcə də Skoltech mütəxəssislərinin səyləri ilə həyata keçirilib.
Tələbə komandasına rəhbərlik edən Yevgeni Statnik deyir: “Rəsmi olaraq müsabiqəyə dörd tələbə daxil olduq, amma əslində on nəfər layihə üzərində çalışdı, o cümlədən Skoltech-dəki Dizayn, İstehsalat və Materiallar Mərkəzinin mühəndisi Andrey Dyakov və Fablab və Seminar Mərkəzinin rəhbəri Vladimir Kalyaev.”
Birinci mərhələdə komanda üzvləri “mənfi” çap edilmiş polimerlə fantomun 3D rekonstruksiyasını yaradıblar. Bunun əsasında bir silikon qəlib hazırlanmışdır, içərisinə polivinil spirti və agarozadan hazırlanmış bir hidrojel tökülür. Fiziki xüsusiyyətlərinə görə beyin toxumasına bənzəyən tekstura əldə etmək üçün alimlər məqsədyönlü şəkildə fantomun özlü və elastik xüsusiyyətlərinin həqiqi beyinə uyğun olmasını təmin edəcək komponentlərin nisbətlərini axtarıblar.
Fantomların yaradılması üçün material kimi hidrogel təsadüfən seçilməmişdir. Bu gün Rusiyada da daxil olmaqla, orqan fantomlarının yaradılması üçün bütöv bir istiqamət var, lakin onlar mexaniki xüsusiyyətlərinə görə insan toxumalarından çox fərqli olan silikondan hazırlanır. Bu material cərrahın “əzələ yaddaşı” bacarıqlarını formalaşdırmaq üçün lazım olan fiziki cavabı deyil, orqanın formasını çoxaltmağa imkan verir. Kollagen və polimerlərə əsaslanan sintetik hidrogellər insanın yumşaq toxumalarının xüsusiyyətlərinə mümkün qədər yaxındır.
İşin son mərhələsində sınaq nümunəsi – beynin 1:4 nisbətində azaldılmış nüsxəsi – əvvəlcə dondurucuya, sonra isə soyuducu kameraya yerləşdirildi. Mexaniki sınaqlar göstərdi ki, yaranan fantomun maksimum gərginliyi və sıxılma müqaviməti demək olar ki, insan beyninin yarımkürələrinə uyğun gəlir – 100 kPa ilə müqayisədə 87 kPa. Fantomun istehsalı üçün bütün texnoloji dövr bir gündən bir qədər çox çəkdi. İlk kiçik partiya – 10 ədəd – Symbiotech-ə təqdim edildi.
“Layihəmiz MISiS müsabiqəsində qalib gəldi və işimizi davam etdirməyə imkan verəcək pul mükafatı aldıq” dedi Evgeni Statnik.
Tədqiqatçılar artıq öz işlərinin nəticələrini Materials Today Proceedings jurnalında dərc ediblər (məqalə ScienceDirect saytında yerləşdirilib). İndi komanda beynin digər hissələrinin struktur imitasiyası üzərində işləyəcək: beyincik, orta beyin, uzunsov beyin, körpü, həmçinin modeli 1:1 ölçüsünə qədər artıracaq. Tədqiqatçılar qan damarlarının imitasiyasını və patoloji dəyişiklikləri əlavə etməyi planlaşdırırlar: şişlər, qan laxtaları, lövhələr. Gələcəkdə komanda ağciyər və qaraciyərin fantomlarını yaratmağı planlaşdırır.
“Biz elm adamları olaraq texnologiyalarda yeni mənalar və yanaşmalar axtarırıq. Bizim vəzifəmiz minimal xərclərlə geniş klinik istifadə üçün orqan fantomlarının yaradılmasına imkan verən inkişafımızı dünyaya elan etmək idi və biz bunu bacardıq”, – Aleksandr Korsunski vurğulayıb.
