Революционное исследование ученых из Пермского Политеха
Группа исследователей из Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ), среди которых выделяются Мария Матросова и Марина Шмурак, реализовали масштабный научный проект по изучению влияния изгиба позвоночных артерий на риск развития инсульта. В последние годы мировое медицинское сообщество пристально исследует механизмы кровоснабжения головного мозга, ведь патологии в этой системе зачастую становятся причиной серьезных заболеваний, таких как ишемический инсульт.
Позвоночные артерии транспортируют примерно пятую часть всей крови, поступающей к мозгу, особенно к его затылочным и стволовым областям. Любые аномалии структуры и формы этих сосудов могут привести к разладу механизма доставки крови и, как следствие, к серьезным неврологическим последствиям.
Значимость анализа углов изгиба артерий
ПНИПУ обратил особое внимание на углы, под которыми артерии изгибаются, ведь именно геометрия артерий способна радикально менять характеристики кровотока. Смена угла изгиба напрямую влияет на скорость течения крови, распределение давления и уровень гидродинамического сопротивления, а также способствует возникновению вихрей. Вихревые зоны считаются крайне опасными, так как они могут повреждать внутренние стенки сосудов, провоцируя образование тромбов и других осложнений.
В своей работе исследователи применили методы ультразвукового сканирования, магнитно-резонансной и компьютерной томографии, а также математического моделирования – тем самым, удалось воссоздать трехмерную виртуальную модель участка артерии и проследить за динамикой процессов кровообращения в различных условиях. Такой подход выделяет исследование на фоне традиционных методов диагностики, которые регистрируют только текущее состояние пациента.
Виртуальные модели кровотока: новые горизонты диагностики
Благодаря компьютерному моделированию появилась возможность досконально исследовать кровоток в позвоночных артериях без рисков для здоровья пациента. Инновационное моделирование не только создает цифровые копии сосудов, но и позволяет симулировать всевозможные анатомические и физиологические ситуации: изменение угла изгиба, варьирование ширины просвета, появление сужений, бляшек или даже аневризм.
Мария Матросова, магистрант кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики ПНИПУ, подчеркивает особое значение углов изгиба от 90° до 150°: именно в этом диапазоне в артерии фиксируются максимальные колебания скорости и давления, а число торнадоподобных вихрей крови возрастает в разы. Это чревато микроповреждениями стенок сосуда, ухудшением питания отдельных зон мозга и дополнительной нагрузкой на систему кровообращения.
Выявление подобных аномалий на ранних стадиях дарит шанс вовремя предотвратить развитие тяжелых заболеваний, а также подобрать индивидуальный план профилактики или лечения.
Компьютерная гидродинамика на службе медицины
Исследователи ПНИПУ, используя актуальные данные ультразвуковых исследований и современные вычислительные технологии, построили точную модель артерии в виде цилиндрической трубки с регулируемым изгибом. Это позволило сравнить гидродинамические параметры кровотока при различных углах поворота сосуда.
Доцент кафедры, кандидат физико-математических наук Марина Шмурак отмечает, что первым этапом анализа стало изучение плоских изгибов артерии, однако в будущем планируется усложнить модели, учитывая пространственные изгибы и дополнительные параметры, такие как вязкость и текучесть крови, а также индивидуальные условия у каждого пациента.
Это расширит спектр диагностических возможностей и позволит делать еще более точные прогнозы динамики сосудистых заболеваний, связанных с нарушениями геометрии позвоночной артерии.
Вклад исследования ПНИПУ в персонализированную медицину
Виртуальное тестирование различных сценариев кровотока позволило смоделировать даже самые нетипичные ситуации и скорректировать возможные риски задолго до появления явных симптомов. Такой прогностический подход становится неоценимым при планировании операций и выборе оптимальных методов профилактики.
Благодаря работе Марии Матросовой, Марины Шмурак и их коллег перспективы профилактики инсульта получили новый виток развития. Полученные ими данные не только систематизируют накопленный опыт, но и открывают возможности для внедрения новых стандартов ранней диагностики, индивидуального мониторинга состояния сосудов и разработки уникальных лечебных программ для каждого пациента.
Важность своевременной диагностики и будущих исследований
Результаты проекта ученых Пермского Политеха имеют большой практический и теоретический потенциал: они помогают глубже разобраться в механизмах сосудистых нарушений головы, объяснить, какие углы изгиба наиболее опасны, и на что сразу должен обращать внимание врач при обследовании позвоночных артерий.
В ближайших планах команды исследователей – дальнейшее усложнение модельного ряда и расширение базы клинических данных для анализа. Такой оптимистичный и инновационный вектор исследований вдохновляет на уверенность в будущем современной медицины, где базовые профилактические меры будут строиться на высокоточных цифровых технологиях, а инсульт удастся предотвратить у значительно большего числа пациентов за счёт индивидуального подхода.
Таким образом, успех коллектива ПНИПУ доказывает, что внедрение мультидисциплинарных и цифровых методов исследований может вывести диагностику и лечение сосудистых заболеваний на новый уровень эффективности и персонализации, открывая широкие горизонты для повышения качества жизни миллионов людей.
Источник: naked-science.ru