Ученые Пермского Политеха 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, доцент, ведущий научный сотрудник кафедры вычислительной математики, механики и биомеханики 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». ПНИПУ стал обладателем гранта «Приоритет 2030» в 2021 году. Его размер составил 100 млн рублей
Для справки:
«Приоритет 2030» — самая масштабная в истории России программа государственной поддержки и развития высших учебных заведений. Ее цель — формирование к 2030 году в России более 100 прогрессивных современных университетов, которые станут центрами научно-технологического и социально-экономического развития страны. Всего комиссия Минобрнауки России включила в программу «Приоритет 2030» 106 вузов из 49 городов страны, из них 60% — региональные университеты.