Головной мозг представляет собой композитный материал с различными свойствами структурных компонентов и характеризуется сложностью описания его как физического объекта, а также прогнозирования деформаций мозговых структур. Этот факт усложняет предоперационную подготовку при проведении резекции опухолей головного мозга и является одним из главных факторов возникновения рецидива. Для планирования операции используются предоперационные МРТ изображения мозга. Однако выявленная на предоперационных МРТ топография мозговых структур и опухоли становится неактуальной во время операции при вскрытии мозга, так как возникает проблема несоответствия расположения опухолевого процесса на предоперационных изображениях и непосредственно во время операции. Это несоответствие в первую очередь вызвано деформационными процессами в мозге. Процесс деформации и, как следствие, изменение дислокации мозговых структур во время операции обусловлены разницей давлений: при вскрытии черепа происходит изменение давления мозга с внутричерепного на атмосферное, поскольку он перестает быть ограниченным ригидным черепом. В настоящей работе рассмотрены и проанализированы в соответствии со сформулированными критериями различные применяемые подходы к моделированию поведения головного мозга и деформации его структур. Установлена актуальность и перспективность разработок в данном направлении.

Brain is a composite material with different properties of structural components and is characterized by the complexity of its description as a physical object, as well as the prediction of deformations of brain structures. This fact complicates the preoperative preparation for brain tumor resection and is one of the main factors of recurrence. Preoperative MRI images are used for surgical planning. However, the topography of the brain structures and tumor identified in the preoperative MRI images becomes irrelevant during surgery when the brain is opened, because there is a problem of inconsistency between the location of the tumor process in the preoperative images and during the surgery. Deformation processes in the brain primarily cause this discrepancy. The deformation process and, as a consequence, the change of dislocation of the brain structures during surgery is caused by the pressure difference: when the skull is opened, the brain pressure changes from intracranial to atmospheric pressure, as it is no longer confined to the rigid skull. In the present work, various applied approaches to modeling of the brain behavior and deformation of its structures are considered and analyzed in accordance with the formulated criteria. The relevance and prospects of developments in this direction are established.