用于生成微血管网络的 3D-1D 耦合血流与氧输运模型
计算工程、金融与科学
2020-07-10 v4 组织与器官
摘要
在这项工作中，我们引入一种算法方法，从可无显著分割误差重建的较大血管出发生成微血管网络。与较大血管相反，微血管网络精细尺度组分的重建表现出显著的分割误差，且精确映射耗时耗力。因此，需要快速可靠的重建算法来生成具有与原始网络相似随机特性的替代网络。微血管网络以行进方式构建，将血管添加到前一步血管树的出口处。为优化血管树结构，我们使用 Murray 定律确定血管半径与分叉角。在每一步中，我们计算氧分压的局部梯度，并使新血管的方向适应此梯度。同时，我们利用氧分压检查所考虑的组织块是否获得充足的氧气供应。计算氧分压时，我们使用血流与氧输运的 3D-1D 耦合模型。为降低完全耦合 3D 模型的复杂性，我们将血管网络简化为 1D 图结构，并与由 3D 均匀多孔介质描述的组织进行双向耦合。所得替代网络在形态学与生理学方面被分析。
引用
@article{arxiv.2001.07186,
title = {A 3D-1D coupled blood flow and oxygen transport model to generate microvascular networks},
author = {Tobias Köppl and Ettore Vidotto and Barbara Wohlmuth},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.07186},
year = {2020}
}