Определение геометрических параметров и динамических характеристик вестибулярного лабиринта животного на основе цифровой рентгеновской 3D-микротомографии

Акинина, Мария Дмитриевна; Плешков, Максим Олегович; Светлик, Михаил Васильевич; Демкин, Владимир Петрович; Старков, Дмитрий Николаевич; Зайцев, Василий Андреевич; Удут, Владимир Васильевич; Кингма, Херманус

Определение геометрических параметров и динамических характеристик вестибулярного лабиринта животного на основе цифровой рентгеновской 3D-микротомографии

Акинина, Мария Дмитриевна, Плешков, Максим Олегович, Светлик, Михаил Васильевич, Демкин, Владимир Петрович, Старков, Дмитрий Николаевич, Зайцев, Василий Андреевич, Удут, Владимир Васильевич, Кингма, Херманус

Дата публикации: 2023

Дата публикации в реестре: 2023-12-05T16:03:50Z

Аннотация:

Подобие анатомической структуры вестибулярного лабиринта у разных лабораторных животных и человека пре- доставляет возможность изучения фундаментальных физических и электрофизиологических принципов работы вестибулярной системы с использованием различных моделей на животных и понимания процессов, лежащих в основе различных патологий и потенциальных методов лечения вестибулярной гипофункции. В данной работе проведены измерения и анализ геометрических параметров вестибулярного органа крысы на основе микро-КТ-изображений высокого разрешения, необходимых для разработки математических моделей вестибулярной системы позвоночных животных. Изображения вестибулярного органа лабораторного животного были получены с помощью микрокомпьютерной томографии с разрешением не менее 7 мкм. Изображения были реконструированы в 3D-изображения, сегментированы и преобразованы в 3-мерную модель для определения геометрических размеров и вычисления динамических характеристик вестибулярных сенсоров угловых ускорений. Показано, что большинство геометрических параметров вестибулярного лабиринта у крысы схожи с имеющимися в литературе данными человека. Достигнутая точность измерений геометрических параметров и получение детализированной анатомической структуры внутреннего уха лабораторного животного позволили провести прецизионные лабораторные и численные эксперименты по исследованию физиологических свойств вестибулярного лабиринта. Результаты данной работы будут полезны для разработки детализированных физико-математических моделей распространения электрического тока в вестибулярном лабиринте и могут быть использованы при разработке новых прототипов вестибулярных имплантов.

Ключевые слова:
вестибулярная система, внутреннее ухо, анатомическая структура, морфологические особенности лабиринта, микро-КТ, моделирование вестибулярного органа, вестибулярные импланты

Тип: статьи в журналах

Права: open access

Источник: Известия высших учебных заведений. Физика. 2023. Т. 66, № 7. С. 92-100