Ученые Пермского национального исследовательского политехнического университета (ПНИПУ) совместно с коллегами из Ирана разработали математическую модель, которая позволяет имитировать течение химуса (содержимое кишечника, состоящее из частично переваренной пищи, желудочного и кишечного соков) в организме с учетом волнообразного сокращения стенок кишечника. Данная разработка поможет изучить механизмы заболеваний кишечника и спрогнозировать течение болезни.

Ежегодно в мире от рака толстой кишки умирает 300 тысяч человек. Одна из причин развития этого заболевания – неправильное питание. Злоупотребление жирами и рафинированными углеводами при малом количестве растительной клетчатки приводит к повышенной вязкости частично переваренной пищи – химуса. Замедление течения химуса создает условия для более длительного контакта канцерогенов со слизистой оболочкой толстой кишки. Это и приводит к возникновению болезни. Поскольку такие процессы трудно изучать в лабораторных условиях, на помощь приходят современные математические и компьютерные модели.

Модель ученых Пермского Политеха позволит учитывать индивидуальные особенности пациента на основе данных лучевой диагностики (МРТ-снимков и УЗИ).

Доктор физико-математических наук ПНИПУ Алексей Кучумов отметил, что междисциплинарный подход в решении проблемы онкологии толстой кишки предполагает участие не только медицинского сообщества, но и представителей технических и физико-математических наук.

«Персонализированная модель течения химуса в кишечнике позволит учитывать моторику и электрофизиологию кишечника. Клинические применения модели помогут в диагностике рака толстой кишки и воспалительных заболеваний кишечника, а также для визуализации расстройств толстой кишки. К проекту уже подключились коллеги из других стран», – рассказал Алексей Кучумов.

Разработка пермских ученых вписывается в основную тенденцию последних лет – моделирование физиологии человека и развитие персонализированных подходов. Это позволяет учитывать индивидуальные параметры пациента для качественных рекомендаций по лечению и профилактике заболеваний.

В разработке и верификации компьютерной модели принимают участие коллеги из медицинских учреждений. Исследование ученых ведется при поддержке РФФИ, Национального научного фонда Ирана и в рамках программы Минобрнауки России «Приоритет 2030» национального проекта «Наука и университеты».

Результаты работы опубликованы в журнале «Journal of Non-Newtonian Fluid Mechanics» (https://doi.org/10.1016/j.jnnfm.2022.104826).

ПНИПУ стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей.

 

Источник информации: Минобрнауки России

Источник фото: Пермский национальный исследовательский политехнический университет (ПНИПУ)