Серия проектов, поддержанных грантами РНФ и РФФИ, реализуется под руководством старшего преподавателя кафедры теоретической механики Института математики и механики им.Н.И.Лобачевского КФУ Оскаром Саченковым. Общая сумма финансирования составила порядка 7 млн рублей.

Научная группа уже длительное время занимается задачами биомеханики и в большей степени фокусируется на биомеханике костной ткани. Для более полного исследования вопросов в данной области ведется совместная работа с OpenLab «Двигательная нейрореабилитация», функционирующей в рамках САЕ «Трансляционная 7P Медицина».

В совместном проекте «Нейромодуляция центральной нервной системы для восстановления моторного контроля и опорно-мышечного аппарата в условиях изменения двигательной активности или травмы» со стороны ИММ задействованы 10 человек. Основную часть группы составляют магистранты и аспиранты отделения механики ИММ и кафедры физиологии человека и животных ИФМиБ.

Одним из приоритетных научных направлений проекта является решение задачи адаптации костной ткани к внешним воздействиям и физической активности. Эта задача как никогда актуальна, поскольку относится к вопросам авиакосмической медицины и реабилитации больных с травмами спинного мозга.

В рамках проекта РНФ 18-75-10027 молодые исследователи проводят эксперименты in vivo (на живой ткани при живом организме) с помощью лабораторных крыс, подвергая их воздействиям, снижающим их двигательную активность. Для исследования образцов они используют различные подходы, такие как микроскопия, микротомография, натурные испытания.

Оскар Александрович отметил, что перед научной группой стоят сложные, но интересные задачи, одна из которых заключается в построении математической модели, способной описывать процессы адаптации костной ткани к изменяющимся внешним воздействиям. Наличие такой модели позволит не только описывать происходящие процессы, но и потенциально планировать реабилитационную программу.

Кроме того, руководитель проекта рассказал и о некоторых нюансах, возникающих в рамках исследований и требующих применения довольно серьезного математического аппарата:

«В свое время мы столкнулись с проблемой гистологической обработки данных микротомографии. Образцов много, и тратить время на ручную обработку было жалко. Пришлось писать автоматизированное решение, применять машинное обучение. Получилось неплохо, и по результатам проведенной работы в этом году в журнале Frontier in Physics вышла статья Automation of bone tissue histology.

На данный момент ученым удалось опубликовать свыше 10 статей в журналах, индексируемых в Web of Science. Основной объем научных трудов представлен в изданиях Osteoporosis International и European Journal of Clinical Investigation. Молодые ученые-механики принимают участие в различных конференциях, демонстрируя результаты своих исследований. Так, в этом году была организована поездка в Вену, где проходил конгресс Европейского общества биомехаников. По словам Оскара Александровича, это прекрасная площадка для встреч с ведущими мировыми учеными и поиска общих точек взаимодействия с коллегами со всего света.

Но достижение исследователей КФУ состоит не только этом. В этом году научная группа смогла понять механизм снижения прочности костной ткани при антиортостатическом вывешивании (модель эксперимента in vivo, когда почти отсутствует активность нижних конечностей). На данный момент идет подготовка полученных результатов к публикации в одном из ведущих журналов в данной области.

Научное исследование, которое проводит группа, хотя и носит фундаментальный характер, но имеет и большое практическое значение. На протяжении нескольких лет молодые люди активно взаимодействуют с клиническими учреждениями, участвуют в моделировании новых операций и составлении рекомендаций к их проведению.

«Можно отметить текущую работу, проводимую совместно с Российским НИИ травматологии и ортопедии им. Р.Р.Вредена. В рамках этого проекта мы занимаемся разработкой рекомендаций и программного обеспечения для проектирования и проверочных расчетов индивидуального эндопротеза (приспособление, которое помещается внутрь человеческого тела и заменяет какой-либо поврежденный орган). Существующий уровень аддитивных технологий уже позволяет производить элементы эндопротеза из титана. С одной стороны, хочется минимизировать уровень инвазии, то есть уменьшить внедряемую конструкцию, а с другой – необходимо обеспечить ее надежность. Надеюсь, что в скором времени нам удастся решить и эту задачу», – поделился руководитель проекта.