Проекты участников финального этапа НТТМ-2017

← К списку проектов

Проект
Система контроля методом акустической эмиссии баллонной дилатации для лечения стенозов
НТТМ-2017-0060 | Категория I

Автор:

Семенов Иван Михайлович

Научный руководитель:
Задера Александр Викторович
Организация:
Классическая гимназия №1 им. В.Г. Белинского г. Пензы,
Пензенская область, Пенза
Цель работы
Проект Семенова Ивана (Пенза) «Система контроля методом акустической эмиссии баллонной дилатации для лечения стенозов» выполнялся для развития инновационной идеи доктора медицинских наук, профессора Зенина Олега Константиновича (научный консультант проекта) по управляемой дилатации кровеносных сосудов и замене традиционной методики стентирования сосудов. Проблема: заменить искусственный стент «естественным» - формируемым соединительными тканями после управляемого формирования микротрещин на внутренней оболочке кровеносного сосуда. Задача проекта: разработать управляемый блок для контролируемой дилатации сосудов. Контроль осуществляется с помощью разработанного ранее прибора контроля развивающихся микротрещин методом акустической эмиссии – идея доктора физико-математических наук, профессора Кревчика Владимира Дмитриевича (научный консультант проекта).
Обзор предметной области
Среди актуальных медицинских проблем выделяется проблема стенозов сосудов и поиск альтернативных методов их лечения. Расширение опасных сужений в сосудах методом баллонной дилатации с использованием стентирования (традиционный подход к решению поставленной задачи в современной медицине как отечественной, так и мировой) имеет побочные эффекты: нарушаются упругие свойства сосуда в месте установки стента, что может приводить к аритмиям; наличие тонкой сетки внутри сосуда не исключает риск тромбообразования. Отсюда возникает потребность в альтернативных методах терапии. Вместе со своим научным руководителем Александром Викторовичем Задерой мы заинтересовались проблемой: можно ли ультразвук, имеющий широкий спектр привычных и инновационных применений сделать управляемым и использовать в том числе при лечении стенозов? Этой важной актуальной проблеме я и посвятил свое научное исследование.
В проведении этих важных и сложных исследований мне очень помогли: научные консультанты, д.ф.-м.н., профессор Владимир Дмитриевич Кревчик, д.м.н., профессор Олег Константинович Зенин, к.ф.-м.н., доцент Александр Васильевич Рудин, а также научный руководитель, к.т.н., доцент Александр Викторович Задера, вместе с которыми мы изготовили необходимую экспериментальную установку и провели опыты в лаборатории Пензенского государственного университета. Вместе с Александром Викторовичем, и своими учителями физики Журуновой Еленой Александровной, Семеновой Еленой Викторовной и учителем биологии Колодкиной Алиной Валерьевной уже пять лет провожу исследования по смешению света, убеждаюсь в универсальных свойствах лазера, изучил секреты радуги, с большим интересом занимался исследованиями свойств лазера для целей медицины, проблемами наномедицины, а последнее время заинтересовался уникальными возможностями ультразвука. Полученные результаты моих последних исследований и представлены в этой работе.
Цель работы: создание промышленного образца портативного переносного акустического прибора, предназначенного для диагностики развивающихся микродефектов в элементах конструкций различных деталей механизмов, машин и трубопроводов в условиях их эксплуатации, а также при лечении стенозов.

Предыдущая наработка, на которую опирались при выполнении данного проекта – разработанный ранее портативный прибор ранней диагностики развивающихся микротрещин в различных металлических конструкциях (трубопроводах высокого давления, корпусах атомных реакторов, самолетов, космических аппаратов) методом акустической эмиссии. В отличие от существующих дефектоскопов, данный прибор позволяет определять те места металлических конструкций, где микротрещины только начинают развиваться, но опасность развития проблемы велика. Развитие этих опасных развивающихся микротрещин можно наблюдать в динамике. Такой метод исследований оказался полезным и при определении допустимого порога дилатации (расширения) кровеносного сосуда в месте опасного сужения при формировании микротрещин на внутренней оболочке сосуда, что сопровождается излучением ультразвуковых волн определенного диапазона частот. Соответствующий спектр снимается нашим акустическим прибором в процессе дилатации и в динамике определяется пороговое значение допустимого расширения. В настоящее время проводятся эксперименты на извлеченных сосудах для определения рабочего диапазона регистрируемых частот и допустимого порога дилатации. После осуществления этой управляемой дилатации, через некоторое время сформированные микротрещины зарастают соединительной тканью и формируется «естественный стент», заменяющий металлический искусственный, обладающий побочными проблемами, описанными выше.
Описание результатов проекта
Результаты проекта:
1) Разработан портативный прибор ранней диагностики развивающихся микротрещин в металлических конструкциях методом акустической эмиссии. Прибор позволяет определять координату развивающейся опасной микротрещины в линейных конструкциях типа трубопроводов.
2) Разработан блок для управляемой прецизионной дилатации кровеносных сосудов, используемой при инновационной методике, заменяющей традиционное стентирование.
3) Новизна и ценность проекта – возможность использования инновационных перспективных медицинских методик при лечении стенозов сосудов. После предварительных опытов на извлеченных сосудах планируются эксперименты на крупных животных (свиньях) в специализированной лаборатории бизнес-инкубатора и подготовка разработанной методики для клинических испытаний.
Описание применимости
Применимость проекта для современной медицины при лечении стенозов и его обоснованность описана выше. Исходный вариант портативного прибора ранней диагностики развивающихся микротрещин методом акустической эмиссии может быть востребован «Газпромом» для текущего тестирования газопроводов высокого давления, при тестировании корпусов космических аппаратов, самолетов, атомных реакторов и т.д.
Дальнейшее развитие проекта
Предполагается разработать вариант универсального портативного прибора с рабочими выходами как для диагностики металлических конструкций, так и для медицинских приложений. Планируется разработать вариант блока для управляемой прецизионной дилатации, пригодный для клинических испытаний. Планируется подготовить необходимую документацию для промышленного выпуска данного акустического прибора малыми сериями. Оба направления использования предполагаются перспективными: как для предотвращения техногенных катастроф, так и при лечении большого числа пациентов, страдающих стенозами.

Информация предоставлена участником конкурса. Организаторы конкурса не несут ответственности за содержание информации о проекте.

← К списку проектов




Список всех проектов финального этапа с датами защиты

 

© Всероссийский конкурс научно-технического творчества молодежи НТТМ

E-mail: info@konkurs-nttm.ru