Ученые из Пермского Политеха построили биомеханическую модель, которая в перспективе сможет снизить риск развития ишемической болезни головного мозга и возникновения инсульта для 80 процентов взрослых и 20 процентов детей.
ПНИПУ # биомеханическая модель # головной мозг # инсульт # ишемия # сонная артерия МРТ-снимки головного мозга / ©sustavi.guru
Разработчики выполнили исследование при поддержке Российского фонда фундаментальных исследований (РФФИ) и Правительства Пермского края, а результаты опубликованы в «Российском журнале биомеханики». Одна из причин вышеперечисленных заболеваний, как считают ученые, — в дисфункции височно-нижнечелюстного сустава, которая влияет на внутреннюю сонную артерию.
«Дисфункция височно-нижнечелюстного сустава и стоматологические заболевания в целом влияют на состояние очень важной сосудистой магистрали – внутренней сонной артерии. Появление в ней изгибов и петлистостей может привести к развитию ишемической болезни головного мозга и возникновению инсульта в дальнейшем. По статистике, сердечно-сосудистые заболевания сегодня становятся основной причиной инвалидизации и смертности людей.
Модель для расчетов в пакете ANSYS: а — модель эксперимента, построенная в программном пакете ANSYS, с граничными условиями; б — результат моделирования по заданным параметрам, представлен прогиб образца под нагрузкой индентора в 0,5 Н / ©Пресс-служба ПНИПУ
Это одна из наиболее социально значимых проблем в большинстве развитых стран мира. Сейчас механизмы влияния зубочелюстной системы на повреждение сонной артерии, которая объединяет работу мозга и сердца, полностью не изучены. Поэтому мы разрабатываем биомеханическую модель этих внутренних процессов, – рассказывает аспирант кафедры «Вычислительная математика, механика и биомеханика» ПНИПУ Иван Шитоев.
Патология височно-нижнечелюстного сустава встречается у 70-80 процентов взрослых людей и занимает третье место после кариеса и заболеваний пародонта. Она может нарушать мозговое кровоснабжение, вызывая сдавливание отделов внутренней сонной артерии, которое может привести к повреждению головного мозга, считают ученые.
Разрывная машина Instron 5965: а- фотография машины Instron с закрепленным образцом и индентором; б — увеличенная фотография области проведения эксперимента / ©Пресс-служба ПНИПУ
У пациентов в этом случае снижается скорость кровотока, учащается пульс и повышается давление. Артерии, которые питают головной мозг, в этом случае сдавлены, что приводит к перепадам давления, сбоям в работе гипофиза и гипоталамуса – координаторов эндокринной системы. Изменения могут привести к отклонению сонной артерии от нормального, прямолинейного состояния, вплоть до схлопывания сосуда. Они способны спровоцировать и инсульт.
«Височно-нижнечелюстной сустав – функционально и анатомически сложная система, которая постоянно изменяется в течение жизни человека. Патология чаще всего протекает без симптомов, что увеличивает риск болезней еще больше. Сейчас в науке нет четкого математического описания влияния дисфункции этого сустава на потерю устойчивости внутренней сонной артерии.
Специальная оснастка: а — схема закрепления образца на оснастке; б — фотография оснастки для закрепления образца; в — фотография индентора для проведения испытаний / ©Пресс-служба ПНИПУ
Для этого необходимо провести биомеханическое моделирование течения крови по сонной артерии с учетом ее строения, иннервации и взаимного расположения тканей, окружающих ее, – поясняет ученый. Для построения модели биомеханики изучили механические свойства тканей, которые находятся между височно-нижнечелюстным суставом и сонной артерией.
Исследование проходило в Центре экспериментальной механики ПНИПУ и позволило изучить рыхлую соединительную ткань, свойства которой подробно не описаны. Для эксперимента ученые использовали разрывную машину Instron 5965 и соединительную ткань из головы свиньи. По их мнению, свинья схожа с человеком генетически и физиологически: по составу крови, размеру внутренних органов, температуре, давлению, физиологии пищеварения и другим параметрам.
После проведения эксперимента биомеханики смоделировали его в программном пакете ANSYS и сравнили результаты. Данные совпали, что помогло ученым определить механические свойства рыхлой соединительной ткани. В дальнейшем они планируют провести эксперименты на человеческой ткани.
Источник: