在所有血液細胞中,紅細胞占99%,并且紅細胞占整個血液體積的45%,這使得紅細胞在一定程度上決定了血液的某些性質(zhì),因此,研究紅細胞在微循環(huán)中的運動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的基礎(chǔ)還肩負著人體中物質(zhì)與能量的運輸,并且微循環(huán)更是與組織器官的正常功能息息相關(guān),另一方面由于紅細胞在微循環(huán)中產(chǎn)生顯著影響,如果紅細胞在形態(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胞的三維運動、變形和聚集現(xiàn)象。使用光滑耗散粒子動力學(xué)建立紅細胞內(nèi)部和外部流體的運動模型,浸入邊界法處理紅細胞與流體的相互作用。紅細胞膜被構(gòu)造為三角形網(wǎng)格,紅細胞膜不僅能夠抵抗拉伸和彎曲變形,還能夠保持紅細胞的體積和表面積幾乎不變。首先,研究了單個紅細胞在分叉微血管中的運動和變形,在數(shù)值模擬過程中,發(fā)現(xiàn)當紅細胞流過分叉微血管時,紅細胞變形分為五個階段,在這五個階段中,受不同的分叉血管和不同的紅細胞特性的影響,導(dǎo)致紅細胞具有相似的變形趨勢,但是卻有不同的變形指數(shù)。其次,研究了紅細胞的數(shù)量、力學(xué)性質(zhì)和相互作用強度對紅細胞的運動、變形和聚集的影響,在模擬過程中觀察到分叉處多個紅細胞顯示出與單個紅細胞類似的變形,也具有五個變形階段,并且發(fā)現(xiàn)紅細胞的運動、變形和聚集混合在一起并相互作用,紅細胞的變形對紅細胞的聚集有明顯影響,而紅細胞的聚集對紅細胞的變形有輕微影響,紅細胞的變形和聚集可導(dǎo)致紅細胞的質(zhì)心在分叉的頂點偏離,使紅細胞滑入不同的分支。最后,還研究了微血管網(wǎng)絡(luò)中大量紅細胞的分布,包括紅細胞的可變形性、聚集性和血細胞比容的影響,研究發(fā)現(xiàn)紅細胞越低的可變形性、越強的聚集性或越高的血細胞比容有助于微循環(huán)中血細胞和血漿相分離。這些研究有助于理解微循環(huán)中紅細胞的運動、變形和聚集行為。
【學(xué)位單位】：吉林大學(xué)
【學(xué)位級別】：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在圓管中細胞傾斜角度＾邋＝邋０的橫截面形狀的比較，時間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。逡逑在本驗證的研究中計算＜５邋＝邋０．６９３１和Ｇ邋＝邋０．０１６６７，與Ｐｏｚｒｉｋｉｄｉｓ［７３］的相同，圖３．２顯逡逑示了紅細胞在三個不同時刻的形狀比較，受初始傾斜角度外＝０的影響，該角度定義逡逑為紅細胞的中心軸和管徑方向之間的角度。最初瞬間的紅細胞被定位并釋放在管道中逡逑心線上，隨著時間的推移，它沿著管道中心線進行軸對稱運動，并逐漸呈現(xiàn)出一個降逡逑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度和逡逑子分支的投影長度；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）。逡逑是通過模擬方形橫截面分叉管中紅細胞的變形來驗證ＳＢＴ模型的可靠性，與此同時，逡逑它們都可以說明本文的數(shù)值方法的準確性。逡逑在第一個驗證中，比較了直圓柱管中紅細胞的變形形狀與Ｐｏｚｒｉｋｉｄｉｓ丨７３］的形狀，逡逑圓柱管的長度Ｌｐ邋：＝邋５０／ｘｍ，半徑＆邋＝邋５．６４１２／ｉｍ，紅細胞的形狀由方程（（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：2828095