Захисти. Інтерв’ю в номер

400 наукових праць

ВІД РЕДАКЦІЇ.  Відбувся захист докторської дисертації Наталією Миколаївною КІЗІЛОВОЮ, завідувачем кафедрою теоретичної та прикладної механіки механіко-математичного факультету. Пропонуємо вашій увазі розмову із Наталією Миколаївною.

- Наталіє Миколаївно,  розкажіть, будь ласка, про своє наукове дослідження.

- Тема роботи: «Дослідження хвильових та стаціонарних течій рідини у розгалужених системах трубок з ускладненими властивостями». Праця присвячена дослідженням біомеханіки. Я працюю в галузі біологічної механіки ще зі студентських років, і моя дипломна робота була з біомеханіки. Кандидатська була присвячена реології крові. Наша кафедра тоді займалася дослідженням рухів середовищ у різноманітних полях - магнітних, електричних, тому я обрала тему «Вплив електромагнітних полів на біооб’єкти» і займалася дослідженням впливу електромагнітних полів на кров, пошуком раціональних методів впливу на неї. Із давніх часів відомо, що магнітні та електричні поля лікують, наприклад, допомагають зрощувати кістки, різні ушкодження, посилюють циркуляцію крові, проте невідомо, завдяки яким механізмам. Чому якщо прикласти змінне магнітне поле, то кістка зрощується швидше? Механізми невідомі. Моєю  метою стало знайти раціональний механізм цього впливу, і певні механізми дійсно були знайдені. Біомеханіка назавжди  у моєму житті, тільки тематика змінюється. Мене цікавлять  питання моделювання системи кровообігу людини. У нас було багато спільних праць з лікарями, в тому числі і в Харкові, в Інституті невідкладної хірургії, в Інституті патології хребта і суглобів ім. Ситенка, було багато міжнародних грантів. Ідея така: є система кровообігу, з точки зору механіки це складний набір трубок, є результати отриманих на пацієнтах різноманітних вимірювань, які потрібна аналізувати для потреб медичної діагностики. Використання моделей біомеханіки дозволяє проводити більш точну, ранню та диференціальну діагностику, а також планувати серцево-судинні операції, терапію або реабілітаційні процедури на складній моделі за допомогою комп’ютерних розрахунків, як це зараз називають in silico. Цей напрямок останніми роками дуже популярний, як і все, що торкається слова «біо» - біотехнології, біоінженерія, біомеханіка… Адже тут криється поліпшення якості та тривалості життя людини. Моя робота над дисертацією починалась з досліджень окремих трубок - як поводиться течія крові в окремій судині, в нормі або при патологіях та захворюваннях. Оскільки серце скорочується періодично і генерує хвильовий рух крові, то треба дослідити коливальні явища. Якщо ми прикладемо палець до променевої артерії, то ми відчуємо, що практично одночасно скорочується серце і спостерігаються коливання, а відповідні медичні прибори дозволяють вимірювати малу різницю в часі між скороченням серця і коливанням променевої артерії. Розділимо відстань на час і отримаємо швидкість розповсюдження пульсових хвиль серця, значення якої важливе для діагностики атеросклерозу та інших захворювань артерій. Якщо судини жорсткі, наприклад, у людини похилого віку, або є атеросклеротичні бляшки, стеноз, то ця хвиля просувається швидше. Тобто швидкість у неї не 5-10 м/с, а вже 15-20 м/с. І, виходить, за швидкістю розповсюдження хвилі ми можемо багато розповісти про якість системи кровообігу. Дуже багато різних тонкощів, які не можна пояснити без побудови математичної моделі і з’ясування,  чому ті чи інші зміни спостерігаються. Нас зв’язує плідна співпраця з кафедрою анатомії Донецького медичного університету, де були проведені масштабні вимірювання на препаратах тіла людини, а саме параметри тисяч артерій із урахуванням їх геометрії. На основі цих даних ми побудували складну математичну модель серцево-судинної системи людини, яка може бути «налагоджена» під конкретного пацієнта (patient-specific model). На сьогодні ця модель найбільш вичерпна і  має широке застосування. Ви можете собі уявити, яке значення має наша модель, підігнана індивідуально під пацієнта? Ми проводимо вимірювання пульсових кривих в певному наборі артерій пацієнта, артеріальний тиск, робимо калібруючи розрахунки, - і модель налаштована. Якщо є результати комп’ютерної томографії додаткових регіонів, наприклад, коронарних артерій, нирок, то можна моделювати не тільки динаміку кровообігу в крупних системних судинах, але і в окремих внутрішніх органах. Тоді можна in silico моделювали наслідки хірургічних операцій - стентування, шунтування та інших.   Зараз ми додаємо до моделі рівняння кінетики хімічних реакцій, тобто зможемо ще перевіряти як діють лікарські речовини. Звичайно, це багато часів розрахунків на супер комп’ютері, але результати того варті.

- Чи довго тривала праця над дисертацією?

- Достатньо довго. Спочатку було багато цікавих міжнародних проектів, співпраця з біомеханіками із Лондонського, Ліонського, Варшавського університетів. Вже коли назбиралося майже чотириста публікацій, було прийняте рішення про захист докторської дисертації. Моїм науковим консультантом був завідувач кафедри та ректор університету ТАРАПОВ Іван Євгенович, який був науковим керівником дипломної та кандидатської робіт. Закінчувала дисертацію я у співпраці з відомим науковцем, спеціалістом з механіки хвильових процесів, який працює в інституті гідромеханіки у Києві завідувачем відділом хвильових процесів, СЄЛЄЗОВИМ Ігорем Тимофійовичем - дуже великим ентузіастом, людиною, яка займається біомеханікою і випестував не одно покоління учнів.

Плідна співпраця зв’язує мене з талановитим ученим і прекрасною людиною, завідувачем відділу Інституту проблем машинобудування КАНТОРОМ Борисом Яковичем. На жаль три роки тому його не стало. Не встигла я захиститись раніше, щоб порадувати його. Захищалася я у Києві в Інституті гідромеханіки НАНУ. Опонентами роботи виступали доктор фізико-математичних наук, професор БАРНЯК Михайло Якимович, провідний науковий співробітник відділу динаміки та стійкості багатовимірних систем Інституту математики НАН України; член-кореспондент АПН України, доктор фізико-математичних наук, професор ЧАЛИЙ Олександр Васильович, завідувач кафедри медичної і біологічної фізики Київського національного медичного університету імені О. О. Богомольця; доктор фізико-математичних наук ТАРАН Євген Юрійович, професор кафедри загальної математики Київського національного університету імені Тараса Шевченка.

- Чи хтось із вашої кафедри працює над подібною тематикою?

- Регулярно захищають роботи мої дипломники, як з кафедри механіки, так і з кафедри теоретичної та прикладної інформатики. Одна аспірантка закінчує дисертацію з реології крові. Інша виконувала експериментальні дослідження на базі лабораторії алергології інституту дерматології. Ми розробили біомеханічну модель, яка дозволяє за аналізом проби крові з’ясувати, чи є дана речовина алергеном для конкретної людини. Ще одна аспірантка виконала роботу з механіки кровообігу, в її дослідженнях розглядаються біоактивні матеріали. Дана галузь досліджень є надзвичайно перспективною. Аспірант працює над проблемою розрахунків на тривимірних деревах, які компактно заповнюють об’єм, що теж пов’язане з артеріальними системами та рухом крові по них.

- Ваші враження від захисту?

- Задоволення від виконаної великої роботи, результати якої втілені в моделі та програмне забезпечення, яке допомагає поліпшенню якості медичної діагностики та лікування, а тому і якості життя. Це як своєрідне випробування на професіоналізм. Дуже велику підтримку я отримала від своєї родини - мами, чоловіка та двох дочок, за що їм щиро вдячна.

Вітаємо Вас, Наталіє Миколаївно,  із цією непересічною подією!

А. КОЗЛОВА.