В МГУ разработали математическую модель человеческого глаза

Сотрудники факультета ВМК МГУ с коллегами разработали четырехмерную математическую модель человеческого глаза, которая позволяет детально проанализировать структуру течения внутриглазной жидкости. При этом учитываются особенности внутриглазной геометрии в пространстве и времени, что невозможно сделать экспериментально как по этическим соображениям, так и из-за отсутствия технологических средств.

Глаз представляет собой сложную систему границ и жидкостей. Последние обладают разной вязкостью, перетекают из одного места в другое, собираясь в единый поток или рассеиваясь. Эти процессы очень сложны и изучить их экспериментально в живом глазу на данный момент невозможно, а потому необходимо разрабатывать и развивать четырехмерные, то есть пространственно-временные, аналитические и численные модели. Они важны в офтальмологии при подборе оптимальной терапии ряда недугов.

«Многие заболевания – возрастная макулярная дегенерация, диабетический макулярный отек, тромбоз центральной вены сетчатки и ее ветвей, воспалительные заболевания глаза и некоторые дегенеративные заболевания сетчатки (миопия высокой степени) – эффективно лечатся препаратами, которые доставляются прямо в стекловидное тело глазного яблока. Созданный нами математический аппарат успешно применен к задаче анализа места введения инъекции в глаз при лечении глазных болезней», – рассказал младший научный сотрудник лаборатории математического моделирования в физике факультета ВМК МГУ Сергей Складчиков.

Ученые МГУ совместно с медиками и физиками из МГОУ, РУДН, ФГБНУ «НИИ глазных болезней», ФГБУ «НМИЦ эндокринологии» Минздрава России и ГКБ №15 им. О.М. Филатова разработали и верифицировали численную 4D-модель кумулятивных (фокусирующихся) и диссипативных (рассеивающихся) процессов переноса жидкости в глазном яблоке. Они визуализировали, каким образом после введения лекарство распределяется в полости глаза, а также составили карты потоков жидкости и выявили области с высокими и низкими скоростями течения.

Оказалось, что значительную роль играют геометрические особенности и расположение стекловидного тела. Так, в норме и при его отслаивании от задней стенки время нахождения лекарства в полости глаза может отличаться в несколько раз. Созданная исследователями модель поможет врачам выбирать место введения препарата таким образом, чтобы увеличить время его нахождения в глазу и, соответственно, улучшить терапевтический эффект.

Результаты работы опубликованы в Вестнике МГТУ им. Н.Э. Баумана

Источник: Новости науки Science-digest