Все выпуски

[ Switch to English ]

Редуцированная математическая модель свертывания крови с учетом переключения активности тромбина как основа оценки влияния гемодинамических эффектов и ее реализация в пакете FlowVision

Аксёнов А.А., Жлуктов С.В., Калугина М.Д., Каширин В.С., Лобанов А.И., Шаурман Д.В.
 pdf (4272K)

Рассматривается возможность численного 3D-моделирования образования тромбов.

Известные детальные математические модели формирования тромбов включают в себя большое число уравнений. Для совмещения таких подробных математических моделей с гидродинамическими кодами для моделирования роста тромбов в кровотоке необходимы значительные вычислительные ресурсы. Разумной альтернативой представляется использование редуцированных математических моделей. В настоящей работе описаны две математические модели, основанные на редуцированной математической модели производства тромбина.

Первая модель описывает рост тромбоцитарного тромба в крупном сосуде (артерии). Течения в артериях существенно нестационарные, для артерий характерны пульсовые волны. Скорость течения крови в них велика по сравнению с венозным деревом. Редуцированная модель производства тромбина и тромбообразования в артериях относительно проста. Показано, что процессы производства тромбина хорошо описываются приближением нулевого порядка.

Для вен характерны более низкие скорости, меньшие градиенты и, как следствие, меньшие значения напряжений сдвига. Для моделирования производства тромбина в венах необходимо решать более сложную систему уравнений, учитывающую все нелинейные слагаемые в правых частях.

Моделирование проводится в индустриальном программном комплексе (ПК) FlowVision.

Проведенные тестовые расчеты показали адекватность редуцированных моделей производства тромбина и тромбообразования. В частности, расчеты демонстрируют формирование зоны возвратного течения за тромбом. За счет формирования такой зоны происходит медленный рост тромба в направлении вниз по потоку. В наветренной части тромба концентрация активных тромбоцитов мала, соответственно, рост тромба в направлении вверх по потоку незначителен.

При учете изменения течения в процессе сердечного цикла рост тромба происходит гораздо медленнее, чем при задании осредненных (по сердечному циклу) условий. Тромбин и активированные тромбоциты, наработанные во время диастолы, быстро уносятся потоком крови во время систолы. Заметный эффект оказывает учет неньютоновской реологии крови.

Ключевые слова: гемодинамика, тромб, тромбин, тромбоцит, фибрин, артерия, вена, численное моделирование, вычислительная гидродинамика (ВГД), уравнения Навье – Стокса, уравнения «реакция – диффузия – конвекция», неньютоновская жидкость, метод конечных объемов
Цитата: Аксёнов А.А., Жлуктов С.В., Калугина М.Д., Каширин В.С., Лобанов А.И., Шаурман Д.В. Редуцированная математическая модель свертывания крови с учетом переключения активности тромбина как основа оценки влияния гемодинамических эффектов и ее реализация в пакете FlowVision // Компьютерные исследования и моделирование, 2023, т. 15, № 4, с. 1039-1067
Citation in English: Aksenov A.A., Zhluktov S.V., Kalugina M.D., Kashirin V.S., Lobanov A.I., Shaurman D.V. Reduced mathematical model of blood coagulation taking into account thrombin activity switching as a basis for estimation of hemodynamic effects and its implementation in FlowVision package // Computer Research and Modeling, 2023, vol. 15, no. 4, pp. 1039-1067
DOI: 10.20537/2076-7633-2023-15-4-1039-1067
URL: http://crm.ics.org.ru/journal/article/3373/
Creative Commons License Статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution-NoDerivs 3.0 Unported License.

Журнал индексируется в Scopus

Полнотекстовая версия журнала доступна также на сайте научной электронной библиотеки eLIBRARY.RU

Журнал входит в систему  Российского индекса научного цитирования.

Журнал включен в базу данных Russian Science Citation Index (RSCI) на платформе Web of Science

Международная Междисциплинарная Конференция "Математика. Компьютер. Образование"

Международная Междисциплинарная Конференция МАТЕМАТИКА. КОМПЬЮТЕР. ОБРАЗОВАНИЕ.

Copyright © 2009–2024 Институт компьютерных исследований