Биомеханическая модель микроциркуляции и транскапиллярного обмена веществ

• Автор: Шабрыкина, Наталья Сергеевна
• Шифр специальности: 01.02.08
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2008
• Место защиты: Саратов
• Количество страниц: 159 с. : ил.

Глава 1. Обзор литературы
1. Строение и функционирование системы микроциркуляции
1.1. Структура сердечно-сосудистой и лимфатической систем
1.2. Лимфатическая система
1.3. Строение микроциркуляторного русла
1.4. Состав микроциркуляторного русла
1.5. Регуляция микроциркуляции
1.6. Топология микроциркуляторного русла
1.7. Расположение лимфатических капилляров и механизмы лимфообразования
1.8. Течение крови в кровеносном капилляре
1.9. Транскапиллярный обмен веществ
1.10. Этапы обмена веществ на микроциркуляторном уровне
2. Экспериментальные методы исследования микроциркуляции
3. Моделирование микроциркуляции и транскапиллярного переноса жидкости и веществ
Глава 2. Математическая модель микроциркуляторных процессов
1. Используемые допущения и исследуемая область
2. Определяющие соотношения
Глава 3. Частные случаи модели микроциркуляторных процессов
1. Одномерное описание микроциркуляторных процессов
2. Двумерное описание микроциркуляторных процессов
2.1. Задача о стационарном течении жидкости в ткани без учета лимфатического дренажа
2.2. Задача о стационарном течении жидкости в ткани с учетом лимфатического дренажа

2.3. Задача о нестационарном течении жидкости в ткани без
учета лимфатического дренажа
3. Взаимное влияние течения крови в кровеносном капилляре и
интерстициальной жидкости в ткани
Глава 4. Применение модели микроциркуляторных процессов для
диагностики патологий микроциркуляции
Заключение
Выводы
Список литературы
Приложение

Каждый организм должен осуществлять доставку питательных веществ и удаление продуктов метаболизма из клеток тела. Эта задача может быть разделена на два больших этапа. Первый - это транспорт крови и лимфы по крупным кровеносным (артериям и венам) и лимфатическим сосудам, отвечающий за доставку веществ к различным органам и тканям. Так происходит доставка кислорода от легких и питательных вещества от пищеварительного тракта к остальным частям тела и удаление отходов к печени и почкам. Второй этап - это обмен веществ на микроуровне между кровеносными капиллярами и живыми клетками окружающей ткани. Этот этап осуществляется на уровне так называемого микроциркуляторного русла. Микроциркуляторное русло является одним из ключевых звеньев сердечно-сосудистой системы человека, поскольку большая часть обмена питательных веществ и продуктов распада осуществляется именно на уровне мельчайших сосудов.
На микроциркуляционный транспорт оказывает сильное влияние структура капиллярной стенки и интерстиция. Изменения этих свойств играют важную роль в появлении и развитии ряда серьезных болезней. Например, повышенная проницаемость капилляра развивается при диабете и отеке сердца. Изменение проницаемости сосудов и свойств интерстициального матрикса играет ведущую роль в физиологическом отклике на ожоги. Кроме того, явление микроциркуляции влияет на доставку лекарств к пораженной области. Наконец, способность генерировать нормальные характеристики массопереноса важна для создания искусственных биологических тканей.
В настоящее время существуют экспериментальные методы, позволяющие производить неинвазивные измерения таких характеристик микроциркуляции, как размеры и геометрия капилляра, скорость течения крови в отдельном капилляре, объемная скорость транскапиллярного

ГЛАВА 2. МАТЕМАТИЧЕСКАЯ МОДЕЛЬ МИКРОЦИРКУ ЛЯТОРНЫХ ПРОЦЕССОВ
1. Используемые допущения и исследуемая область
В моделях микроциркуляции обычно предполагается, что все капилляры в органе одинаковы по размеру, характеристикам течения жидкости и т.д. Поэтому можно рассматривать один представительный капилляр. Простейшая модель представительного капилляра предложена Крогом [90] и включает в себя прямой капилляр (радиуса Кс и длиной Ь) и окружающую его концентрическую тканевую мантию (рис. 2.1). В данной работе, кроме того, считается, что в ткани расположены лимфатические капилляры, которые служат дополнительными путями дренажа жидкости из ткани.
Таким образом, рассматривается система, состоящая из кровеносного капилляра, окружающей его ткани и начальной лимфатической системы, расположенной в этой ткани.
В данной системе происходят следующие процессы:
1. течение крови в кровеносном капилляре,
2. фильтрация и реабсорбция жидкости через стенку кровеносного
капилляра в окружающую ткань и из неё обратно в капилляр,
3. движение жидкости в ткани,
4. дренаж жидкости из ткани в лимфатическую систему.
Как было описано в главе 1, различают три основных механизма транскапиллярного обмена: фильтрация, диффузия и активный
(везикулярный) транспорт. Поскольку доля переносимых веществ, осуществляемая с помощью последнего механизма мала по сравнению с двумя остальными [2], в данной работе он не рассматривается. Кроме того, при описании фильтрации и реабсорбции жидкости через стенку кровеносного капилляра, не учитывается изменение концентрации