Материалы портала «Научная Россия»

Сибирские математики занялись изучением носов

Сибирские математики занялись изучением носов
В Институте теоретической и прикладной механики СО РАН создают математическую модель движения воздуха в носу человека для решения таких задач, как создание лекарств-аэрозолей и защита от вдыхания вредных примесей 

Необычную задачу поставили перед собой сотрудники Института теоретической и прикладной механики имени С.А. Христиановича Сибирского отделения РАН. Они пытаются создать математическую модель человеческого носа и рассчитать движение воздуха в ней. Труд математиков позволит решить множество прикладных задач: от виртуальной отработки хирургических операций и удалённой диагностики ЛОР-заболеваний до лечения эпилепсии путём впрыскивания аэрозоля в обонятельную область.

В устройстве носа до сих пор остаётся много неизвестных. Из-за сложного анатомического строения носовой полости традиционные методы диагностики не справляются со своей задачей, а операции не всегда оказываются успешными и могут оборачиваться неожиданными последствиями. Например, расширение носовых ходов в результате удаления костного нароста, который мешал дышать, может привести к тому, что воздух, поступающий в организм, не прогревается до нужной температуры, а это чревато новыми болезнями.

В своей работе учёные пользуются методами магнитно-резонансной томографии. Полученные на томографе снимки носовой полости переводятся в цифровую форму – специальная программа позволяет узнавать координаты любой точки на изображении и зафиксировать все границы. По ним в каждом сечении строится контур. Затем все эти абрисы собираются в одну модель и образуют так называемый каркас, на который «натягивается» поверхность, ограничивающая объём носовой полости. А дальше исследователи  разбивают его на маленькие части и, привлекая систему уравнений динамики газа, пытаются узнать, как в носовой полости ведет себя воздух и что будет, если сместить, удалить или расширить какую-нибудь из её частей. Полученные данные не универсальны – для каждого человека приходится проводить все расчёты заново.

«Сначала мы ставили задачу сделать стандартную модель, но потом оказалось, что это практически невозможно, потому что носы все абсолютно разные, как отпечатки пальцев», – рассказывает кандидат физико-математических наук Мария Мучная.

Сейчас разработчики технологии изучают, как в воздушных потоках носа двигаются лекарственные наночастицы. Эти вещества обладают редкой проникающей способностью. Например, если их подать в нужную зону обонятельной области, то приступ эпилепсии можно снять практически мгновенно, ведь из носа самый короткий путь в мозг. Вот математики и пытаются узнать, как подавать эти частицы, под каким углом, какого размера они должны быть, как следует дышать во время процедуры.

Еще один этап работы – интеграционный проект с Институтом цитологии и генетики СО РАН по исследованию лабораторных животных. Например, голый землекоп и обыкновенная слепушонка – отличные экспериментальные объекты для исследования природных механизмов адаптации к пылевым нагрузкам. Оказалось, что их носы способны минимизировать накопление мелких частиц  на поверхности обонятельного эпителия, обеспечивая тем самым защиту головного мозга. Изучение особенностей дыхательного тракта этих  животных поможет придумать, как защитить от пыли шахтёров.

Источник: www.copah.info

диагностика математическое моделирование нанотехнологии нос человека со ран

Назад

Социальные сети

Комментарии

Авторизуйтесь, чтобы оставить комментарий