远端血管树中定义稳态的多尺度框架：在肺循环中的应用
生物物理
2020-01-15 v1
摘要
将血流动力学与血管壁生长及重构（G&R）相耦合，对于理解远端血管病变的病理以研究如肺动脉高压等不治血管疾病的进展至关重要。本研究是首个通过所谓稳态优化来定义远端肺血管床稳态基线值的建模尝试。为定义血管树中的血管稳态与总体血流动力学，我们考虑两个时间尺度：心动周期与较长的血管适应周期。在慢时间尺度上执行迭代稳态优化，并纳入：扩展的默里定律、壁代谢代价函数、应力平衡以及血流动力学。小血管肺动脉网络由分形 bifurcating 树表示。脉动血流由 Womersley 可变形壁解析解描述。血管壁力学响应由正交各向异性膜的约束混合物理论描述，并围绕平均压力线性化。壁材料参数利用可用的猪肺动脉实验与文献中的人体数据进行表征。给出对称与非对称分形树的示例以提供正常受试者的稳态值。我们还概述了推导时间多尺度形式体系的关键思想，以证明所提出单向耦合控制方程组的合理性并识别其固有假设。所发展的框架展示了在肺动脉高压中进行高级参数化研究及未来 G&R 与血流动力学建模的潜力。
引用
@article{arxiv.2001.04880,
title = {A Multiscale Framework for Defining Homeostasis in Distal Vascular Trees: Applications to the Pulmonary Circulation},
author = {Vasilina Filonova and Hamidreza Gharahi and Nitesh Nama and Seungik Baek and C. Alberto Figueroa},
journal= {arXiv preprint arXiv:2001.04880},
year = {2020}
}
备注
35 pages, 16 figures