在所有血液細(xì)胞中,紅細(xì)胞占99%,并且紅細(xì)胞占整個(gè)血液體積的45%,這使得紅細(xì)胞在一定程度上決定了血液的某些性質(zhì),因此,研究紅細(xì)胞在微循環(huán)中的運(yùn)動(dòng)和變形具有非常重要的意義。一方面微循環(huán)系統(tǒng)不僅是維持生命活動(dòng)的基礎(chǔ)還肩負(fù)著人體中物質(zhì)與能量的運(yùn)輸,并且微循環(huán)更是與組織器官的正常功能息息相關(guān),另一方面由于紅細(xì)胞在微循環(huán)中產(chǎn)生顯著影響,如果紅細(xì)胞在形態(tài)或力學(xué)性質(zhì)上異常,將導(dǎo)致疾病的發(fā)生,如瘧疾等。本論文采用光滑耗散粒子動(dòng)力學(xué)(SDPD)與浸入邊界法(IBM)耦合的方法模擬了分叉微血管中紅細(xì)胞的三維運(yùn)動(dòng)、變形和聚集現(xiàn)象。使用光滑耗散粒子動(dòng)力學(xué)建立紅細(xì)胞內(nèi)部和外部流體的運(yùn)動(dòng)模型,浸入邊界法處理紅細(xì)胞與流體的相互作用。紅細(xì)胞膜被構(gòu)造為三角形網(wǎng)格,紅細(xì)胞膜不僅能夠抵抗拉伸和彎曲變形,還能夠保持紅細(xì)胞的體積和表面積幾乎不變。首先,研究了單個(gè)紅細(xì)胞在分叉微血管中的運(yùn)動(dòng)和變形,在數(shù)值模擬過(guò)程中,發(fā)現(xiàn)當(dāng)紅細(xì)胞流過(guò)分叉微血管時(shí),紅細(xì)胞變形分為五個(gè)階段,在這五個(gè)階段中,受不同的分叉血管和不同的紅細(xì)胞特性的影響,導(dǎo)致紅細(xì)胞具有相似的變形趨勢(shì),但是卻有不同的變形指數(shù)。其次,研究了紅細(xì)胞的數(shù)量、力學(xué)性質(zhì)和相互作用強(qiáng)度對(duì)紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、變形和聚集的影響,在模擬過(guò)程中觀察到分叉處多個(gè)紅細(xì)胞顯示出與單個(gè)紅細(xì)胞類似的變形,也具有五個(gè)變形階段,并且發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、變形和聚集混合在一起并相互作用,紅細(xì)胞的變形對(duì)紅細(xì)胞的聚集有明顯影響,而紅細(xì)胞的聚集對(duì)紅細(xì)胞的變形有輕微影響,紅細(xì)胞的變形和聚集可導(dǎo)致紅細(xì)胞的質(zhì)心在分叉的頂點(diǎn)偏離,使紅細(xì)胞滑入不同的分支。最后,還研究了微血管網(wǎng)絡(luò)中大量紅細(xì)胞的分布,包括紅細(xì)胞的可變形性、聚集性和血細(xì)胞比容的影響,研究發(fā)現(xiàn)紅細(xì)胞越低的可變形性、越強(qiáng)的聚集性或越高的血細(xì)胞比容有助于微循環(huán)中血細(xì)胞和血漿相分離。這些研究有助于理解微循環(huán)中紅細(xì)胞的運(yùn)動(dòng)、變形和聚集行為。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位年份】：2019
【中圖分類】：R331.14
【部分圖文】：

邐ｘ邋Ｉ邋Ｒｐ邐ｘｌ邋Ｒ，逡逑圖３．２在圓管中細(xì)胞傾斜角度＾邋＝邋０的橫截面形狀的比較，時(shí)間ｒ邋＝邋［／ｍｆＡＲｐ邋＝邋０逡逑⑷，０．５邋（ｂ）和１．０邋（ｃ），其中＜按照縮放，為了保持與Ｐｏｚｒｉｋｉｄｉｓ’ｓ［７３］的結(jié)果一致。逡逑在本驗(yàn)證的研究中計(jì)算＜５邋＝邋０．６９３１和Ｇ邋＝邋０．０１６６７，與Ｐｏｚｒｉｋｉｄｉｓ［７３］的相同，圖３．２顯逡逑示了紅細(xì)胞在三個(gè)不同時(shí)刻的形狀比較，受初始傾斜角度外＝０的影響，該角度定義逡逑為紅細(xì)胞的中心軸和管徑方向之間的角度。最初瞬間的紅細(xì)胞被定位并釋放在管道中逡逑心線上，隨著時(shí)間的推移，它沿著管道中心線進(jìn)行軸對(duì)稱運(yùn)動(dòng)，并逐漸呈現(xiàn)出一個(gè)降逡逑１１逡逑

４邋筆逡逑Ｄａｕｇｈｔｅｒ邋ｂｒａｎｃｈ邋２邐Ｆｌｕｉｄ邋ｐａｒｔｉｃｌｅ邋＊＊＾ｉｉ？＊逡逑圖３．１問(wèn)題描述：（ａ）分叉微血管的三維示意圖，其中＾＾和／＾分別是母微血管的長(zhǎng)度和逡逑子分支的投影長(zhǎng)度；Ｄｐ，邋■＾和＾＾分別是母管和子分支１和２的直徑，ａ是分叉角；（ｂ）二逡逑維橫截面分叉微血管的點(diǎn)圖，其中包括四種離散模擬區(qū)域的粒子：流體粒子（圓形），逡逑膜粒子（紅色方形），虛擬粒子（三角形）和管壁粒子（黑色方形）。逡逑是通過(guò)模擬方形橫截面分叉管中紅細(xì)胞的變形來(lái)驗(yàn)證ＳＢＴ模型的可靠性，與此同時(shí)，逡逑它們都可以說(shuō)明本文的數(shù)值方法的準(zhǔn)確性。逡逑在第一個(gè)驗(yàn)證中，比較了直圓柱管中紅細(xì)胞的變形形狀與Ｐｏｚｒｉｋｉｄｉｓ丨７３］的形狀，逡逑圓柱管的長(zhǎng)度Ｌｐ邋：＝邋５０／ｘｍ，半徑＆邋＝邋５．６４１２／ｉｍ，紅細(xì)胞的形狀由方程（（３．１））給出。逡逑流體的特性設(shè)置如下：密度ｐ邋＝邋１０３％／ｍ３，粘度＝邋１０＿４ｐａ．Ｓ。紅細(xì)胞的特性設(shè)定逡逑如下：剪切模量＆邋＝邋６．０邋ｘ邋１０－６ｉＶ／ｒｎ

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本文編號(hào)：2828095