Моделирование механики биоматериалов как инструмент натурного эксперимента на основе его виртуального аналога

Проект сочетает виртуальные и натурные эксперименты. Предусмотрена разработка открытой программной инфраструктуры для конечно-элементного планирования натурного эксперимента и протоколов испытаний биоматериалов, необходимых для получения феноменологических и data-driven определяющих соотношений. В натурной части выполняется серия биомеханических испытаний мягких тканей/биоматериалов (ePTFE-трансплантаты Gore-Tex, «Экофлон», ксеноперикардиальные заплаты «Неокор»).

Проект, вошедший в число победителей в рамках открытого публичного конкурса на получение грантов Российского научного фонда по мероприятию «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами» (региональный конкурс), реализуется при поддержке Российского научного фонда и федеральной территории «Сириус» (паритетное финансирование). 

Руководитель проекта: Артур Овсепьян, младший научный сотрудник, Научный центр информационных технологий и искусственного интеллекта.

Актуальность проекта

Применение математических моделей механики мягких тканей и тканеинженерных конструкций востребовано в кардио- и эндоваскулярной хирургии, травматологии, ортопедии и нейрохирургии. Для построения таких моделей необходимы достоверные экспериментальные данные о механических свойствах биоматериалов, которые можно получить лишь в условиях корректно спланированного натурного эксперимента — с заранее рассчитанной схемой нагружения и надёжным оснащением.

Научная и практическая значимость проекта

Реализация проекта позволит стандартизировать подход к биомеханическому эксперименту, разработать новое оборудование и протоколы испытаний, тем самым повысив точность идентификации математических моделей механики биоматериалов. Итогом станет формирование экспериментальных методик для data-driven определяющих соотношений, которые лягут в основу новых биомедицинских технологий.

Ожидаемые результаты

К завершению проекта будут:

1. сформулированы критерии корректного натурного эксперимента (однородность поля напряжений, отсутствие разрушения образца и др.);
2. утверждены протоколы стандартных биомеханических тестов для идентификации гиперупругих моделей;
3. подготовлены протоколы испытаний для data-driven построения определяющих соотношений;
4. создана база открытых экспериментальных данных.

Партнеры

Другие проекты