Scientists have proposed using artificial intelligence to develop new prosthetic heart valves. The combination of machine learning models together with mathematical optimization algorithms makes it possible to accelerate the selection of multiple parameters of the prosthesis flaps and obtain a heart valve of an "ideal" configuration several thousand times faster than in the case of classical development based on a multiple cycle of prototype manufacturing and its research. Optimization will help to reduce the stress that occurs in the wings of the prostheses during operation, which means that it will make them more durable. The results of the study, supported by the Russian Science Foundation (RNF), are published in the journal Frontiers in Bioengineering and Biotechnology.
More than 75 million people worldwide suffer from heart valve defects, that is, such malfunctions in which the valve either does not open or does not close completely. Because of this, the heart experiences excessive loads, which can lead to heart failure and other serious complications. The only effective way to treat heart valve defects is their prosthetics, that is, replacement with artificial analogues.
However, long-term observations of patients with artificial valves have shown that 10-15 years after installation, the prostheses begin to collapse due to the immune response of the body and constant mechanical loads. Therefore, scientists are trying to optimize the shape and design of prostheses so as to protect them from excessive stress and premature wear. To do this, using computer programs, an artificial heart valve is simulated and the loads acting on the resulting structure are evaluated. Since it is almost impossible to "guess" the optimal shape from the first time, its search turns out to be very long and resembles the "trial and error" method.
Scientists from the Research Institute of Complex Problems of Cardiovascular Diseases (Kemerovo) with colleagues from the Polytechnic University of Milan (Italy) and the University of Trent (Italy) proposed combining machine learning models and optimization algorithms to find the best geometry of heart valves.
The approach proposed by the authors is as follows: the optimizer program gives machine learning models some combinations of the most important geometric parameters of the valve: height, thickness, diameter, angle between its flaps, strength of the material for the prosthesis, places where the valve experiences maximum loads, and others. The machine learning model (regressor), in turn, based on the obtained parameters, predicts the stresses and the area of the valve clearance in the open state and returns the prediction results to the optimizer. Then the optimizer changes the parameters according to the chosen mathematical algorithm, and the process is repeated up to 2000 times until a better solution is found. If with manual design this process can take several months, then in this case — only a few hours.
At the first stage of the study, scientists generated more than 11 thousand variants of heart valves and performed computer modeling for each of them. This made it possible to obtain a set of data on the tension of the flaps and the area of the valve lumen in the open state for each of the configurations of the prosthesis. Then these data were used for machine learning of more than 340 models, the combination of the best of which allowed to achieve prediction accuracy of 96-98%. Thus, the result of the first stage was a program capable of predicting the performance of prostheses based on the entered characteristics. In the future, it will allow us to abandon classical numerical methods.
At the second stage of the study, the authors tested six optimization programs that differ in the principle of selecting geometric characteristics. For example, some of them created combinations of height, diameter and other valve parameters each time randomly, while others generated each subsequent variant based on the result of previous selections. It turned out that the Tree-structured Parzen Estimator and Nondominated Sorting Genetic Algorithm optimizers worked the fastest and with the least errors. The latter worked according to principles similar to natural selection in biology, and therefore followed the optimal path for finding new variants of geometries.
"The use of new methods in the design of medical devices will help to improve the quality of devices, speed up the development process and reduce the cost of their production. As a result, such an innovation can provide greater access to quality medical care for patients and stimulate innovation in other areas of medical science. In the future, we plan to produce a prototype based on the results of generative design in order to evaluate its hydrodynamic parameters in the real world and compare it with existing models," says Yevgeny Ovcharenko, Ph.D., Head of the Laboratory of New Biomaterials at the CPSSZ Research Institute, the head of the project supported by the RNF grant.
Information provided by the press service of the Russian Science Foundation
Photo source: ru.123rf.com
The information is taken from the portal "Scientific Russia" (https://scientificrussia.ru /)
Рекомендуем посетить:
Десятилетие науки и технологий
Научно-образовательный портал «Большая российская энциклопедия»
Российское военно-историческое общество
Русское географическое общество
Федеральный портал "Российское образование"
Электронный банк заданий для оценки функциональной грамотности
Единая коллекция цифровых образовательных ресурсов
Навигатор для современных родителей "Растим детей"
Проект "Школа Минпросвещения России"
Российская общественная инициатива
Агентство национально значимых коммуникаций
Образовательный центр «Сириус»
Национальный портал в сфере Искусственного интеллекта
Уважаемые коллеги!
_____В рамках подготовки обращений в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации принимаем предложения по внесению дополнений и изменений в федеральные программы:
_____Федеральную научно-техническую программу развития генетических технологий на 2019-2030 годы, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 22 апреля 2019 года № 479, _____Федеральную научно-техническую программу развития синхротронных и нейтронных исследований и исследовательской инфраструктуры на период до 2030 года и дальнейшую перспективу, утвержденную постановлением Правительства Российской Федерации от 16 марта 2020 года №287.
_____Предложения принимаются на электронную почту sci-idea@mail.ru
АКТУАЛЬНО
_____Научно-образовательный центр принимает предложения по совершенствованию деятельности в сфере образования и науки в Российкой Федерации для направления в Министерство науки и высшего образования Российской Федерации и Министерство просвещения Российской Федерации, а также для размещения на портале "Российская общественная инициатива".
_____Предложения принимаются как в виде официальных писем от юридических лиц, так и в свободной форме от физических лиц на электронную почту sci-idea@mail.ru.
Международный конкурс научно-исследовательских работ
«CULTURE, SCIENCE AND TECHNOLOGY – 2025»
_____Приглашаем принять участие в Международном конкурсе научно-исследовательских работ «CULTURE, SCIENCE AND TECHNOLOGY – 2025» (далее – Конкурс). Организацию и проведение Конкурса осуществляет научно-образовательный центр «Science Idea» (далее – научно-образовательный центр).
Конкурс проводится в заочной форме.
_____В Конкурсе могут принять участие учащиеся школ и организаций дополнительного образования, студенты организаций среднего профессионального образования, студенты и аспиранты организаций высшего образования, дипломированные специалисты (преподаватели образовательных организаций, сотрудники предприятий и организаций).
_____Автором 1 научно-исследовательской работы может быть только 1 человек. Каждый участник может представить неограниченное число работ. Под руководством 1 руководителя может быть представлено неограниченное число работ.
_____Научно-исследовательская работа, представленная участником, может быть выполнена под руководством руководителя, либо может быть выполнена участником самостоятельно без руководителя.
____Для участия в Конкурсе оплачивается организационный взнос в размере 600 рублей за 1 научно-исследовательскую работу.
_____Приём материалов на Конкурс осуществляется с 21 апреля 2025 г. до 27 мая 2025 г. (включительно) на электронную почту sci21@mail.ru (контактное лицо – Леснов Алексей Владимирович, тел. +79093013453).
_____Подведение итогов Конкурса состоится 9-11 июня 2025 года.
_____Результаты Конкурса будут опубликованы на официальном сайте научно-образовательного центра https://sci-idea.ru/ (на главной странице в разделе "Актуально") 13 июня 2025 года.
_____По итогам конкурса определяются победители (I место), призёры (II место и III место). По решению жюри призовое место может быть присуждено одновременно двум участникам. По решению жюри отдельным участникам, не занявшим призовые места, может быть присуждена специальная номинация.
_____Каждый участник за каждую представленную им работу награждается дипломом, руководителю за каждую работу, подготовленную под его руководством, вручается благодарность.
_____Дипломы и благодарности в электронном цветном варианте (скан-образы) направляются на электронную почту, указанную в заявке на участие в Конкурсе.
_____Контактные данные: sci21@mail.ru (Леснов Алексей Владимирович, тел. +79093013453).
_____Скачать Положение о Конкурсе.
_____Примечание: из суммы организационных взносов будет осуществлена оплата работы жюри, работ по оформлению дипломов и благодарностей.
БЕЛОРУССКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ
ФАКУЛЬТЕТ ГЕОГРАФИИ И ГЕОИНФОРМАТИКИ
_____IV Международная научная конференция
_____"Проблемы региональной геологии Восточно-Европейской платформы и сопредельных территорий"
Дата проведения: 30 сентября – 3 октября 2025 года
Регистрация - до 31 мая 2025 года
ФИЛОЛОГИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ
_____Кафедра романского языкознания приглашает ученых, преподавателей вузов, учителей, докторантов, аспирантов, магистрантов принять участие в работе Международной научной конференции «Романия: языковое и культурное наследие-2025», посвященной 85-летнему юбилею филологического факультета БГУ 20-21 мая 2025 г.
_____V Международная научная конференция «Русская и белорусская литературы рубежа XX–XXI веков»
_____Место проведения конференции: Белорусский государственный университет, филологический факультет.
_____Дата проведения конференции: 9‒10 октября 2025 года.
_____Рабочие языки конференции: белорусский, русский.
_____Срок подачи заявок: до 15 июня 2025 года. Заявки направляются на электронную почту ruslit@bsu.by
ФАКУЛЬТЕТ МЕЖДУНАРОДНЫХ ОТНОШЕНИЙ
26-27 июня 2025 г.
V Международная научно-практическая конференция
«Проблемы современного востоковедения»
Прием материалов и регистрация — до 20.04.2025 г.
ФАКУЛЬТЕТ ПРИКЛАДНОЙ МАТЕМАТИКИ И ИНФОРМАТИКИ
_____Регистрация участников (со 2 апреля 2025 года) и представление текстов докладов - до 10 сентября 2025 г.
ВИТЕБСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ П.М. МАШЕРОВА
_____Международная научно-практическая конференция
_____«Региональная ономастика: проблемы и перспективы исследования»
_____Дата проведения: 16-17 мая 2025 г.
_____Регистрация: до 15 апреля 2025 г.
_____Международный научно-методический семинар
_____«Специфика языкового образования в различных коммуникативно-речевых средах»
_____Дата проведения: 19-20 мая 2025 г.
_____Международная научно-практическая конференция студентов, аспирантов и молодых ученых
_____Дата проведения: октябрь 2025 г.
_____III Международная научно-практическая конференция
_____«Охрана и популяризация культурного наследия: мировой и отечественный опыт»
_____Дата проведения: октябрь 2025 г.
ГОМЕЛЬСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ УНИВЕРСИТЕТ ИМЕНИ ФРАНЦИСКА СКОРИНЫ
_____VI Международная научно-практическая конференция
_____«ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ УСТОЙЧИВОГО РАЗВИТИЯ РЕГИОНОВ»
_____Дата проведения: 22-23 мая 2025 г.
_____Регистрация и приём материалов: до 15 апреля 2025 г.
_____II Международная научно-практическая конференция молодых учёных
_____«СОВРЕМЕННЫЕ ПРОБЛЕМЫ ЭКОЛОГИИ И НАУК О ЗЕМЛЕ»
_____Дата проведения: 26 сентября 2025 г.
_____Приём материалов: до 31 мая 2025 г.
_____IX МЕЖДУНАРОДНАЯ КОНФЕРЕНЦИЯ
_____"ИНФОРМАЦИОННЫЕ ТЕХНОЛОГИИ И ТЕХНИЧЕСКИЕ СРЕДСТВА УПРАВЛЕНИЯ"
_____(ICCT-2025)
_____Дата проведения: 7-11 октября 2025 г.
_____Срок подачи тезисов: 1 июня 2025 г.
_____Срок подачи полных версий статей: 1 августа 2025 г.
_____III (ХVI) Международная научно-практическая конференция
_____Дата проведения: 9-10 октября 2025 г.
_____Регистрация: до 29 августа 2025 г.
Минпросвещения России обновило федеральный перечень учебников.
Целевое обучение в организациях высшего образования
Молодые ученые (достижения и поддержка)
_____Рособрнадзор:
_____Федеральный институт педагогических измерений:
_____Единый государственный экзамен (ЕГЭ)
_____Основной государственный экзамен (ОГЭ)
_____Государственный выпускной экзамен (ГВЭ-9)
_____Обучающие мероприятия для родителей
_____Единая информационная система проведения конкурсов на замещение должностей научных работников
_____Портал госслужбы (вакансии и кадровый резерв в федеральных и региональных органах власти)
_____Предлагаем принять участие в обсуждении проектов нормативных правовых актов, в том числе проектов, касающихся сферы образования и науки на Федеральном портале проектов нормативных правовых актов
____Приглашаем к обсуждению проектов приказов Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 29 декабря 2012 года № 273-ФЗ
"Об образовании в Российской Федерации"
Комментарий к Федеральному закону "Об образовании в Российской Федерации"
ФЕДЕРАЛЬНЫЙ ЗАКОН от 23 августа 1996 года № 127-ФЗ
"О науке и государственной научно-технической политике"
УКАЗ ПРЕЗИДЕНТА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 28 февраля 2024 года № 145
"О Стратегии научно-технологического развития Российской Федерации"
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 29 марта 2019 года № 377
ПОСТАНОВЛЕНИЕ ПРАВИТЕЛЬСТВА РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 26 декабря 2017 года № 1642
"Об утверждении государственной программы Российской Федерации "Развитие образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 12 сентября 2013 года № 1060 (признается утратившим силу с 1 сентября 2026 года)
"Об утверждении перечней специальностей и направлений подготовки высшего образования, применяемых при реализации образовательных программ высшего образования, содержащих сведения, составляющие государственную тайну или служебную информацию ограниченного распространения"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 24 февраля 2021 года № 118
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА НАУКИ И ВЫСШЕГО ОБРАЗОВАНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 1 февраля 2022 года № 89 (вступает в силу с 1 сентября 2026 года)
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
от 29 октября 2013 года № 1199
"Об утверждении перечней профессий и специальностей среднего профессионального образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 17 мая 2022 года № 336
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 370
"Об утверждении федеральной образовательной программы основного общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 372
"Об утверждении федеральной образовательной программы начального общего образования"
ПРИКАЗ МИНИСТЕРСТВА ПРОСВЕЩЕНИЯ РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ от 18 мая 2023 года № 371
"Об утверждении федеральной образовательной программы среднего общего образования"
ОТЧЕТЫ. ДОКЛАДЫ. СТАТИСТИКА
Отчёты о деятельности Министерства просвещения Российской Федерации
Публичная декларация целей и задач Министерства просвещения Российской Федерации
План деятельности Министерства науки и высшего образования Российской Федерации и отчёты о его исполнении
Планы и отчёты Федеральной службы по надзору в сфере образования и науки
Статистические издания Федеральной службы государственной статистики
Статистические сборники Высшей школы экономики
иммунолога, патолога,
Прянишникова Дмитрия Николаевича,
российского агрохимика и физиолога растений, разработавшего
научную основу применения минеральных удобрений
Международный день лесов
21 марта
Всемирный день водных ресурсов
22 марта
Всемирный метеорологический день
Международный день нравственности
5 апреля
Международный день полета человека в космос
12 апреля
Всемирный день творчества и инновационной деятельности
21 апреля
Алессандро Джузеппе Антонио Анастасио Вольта,
итальянского учёного, исследователя в области электрических явлений,
изобретателя первого источника постоянного тока
Виноградова Виктора Владимировича,
внёсшего вклад в русскую лексикологию и лексикографию, разработавшего теорию
выделившего типы лексических значений слова
