肺毛细血管中红细胞的追踪

红细胞（或称红血球）呈双凹形，主要由包裹着高浓度血红蛋白细胞质的膜构成。该膜具有高度可变形性，使细胞能够通过直径远小于红细胞本身的狭窄通道（如毛细血管）。借助血红蛋白（一种对氧具有极高亲和力的复杂分子），红细胞负责输送氧气。因此，红细胞装载和卸载氧气的能力是其效能的决定性因素。本文聚焦于红细胞摄取氧气的肺毛细血管。我们提出一种相机方法，以数值研究红细胞沿整个毛细血管的行为。我们的目标是理解红细胞沿毛细血管的几何形状变化如何影响其摄取氧气的能力。本文第一部分介绍了所选的红细胞模型以及用于确定和追踪其沿毛细血管形状的数值方法。红细胞膜结构复杂，采用源自 Mills 等人 (2004) 的超弹性方法进行了建模。随后对该相机方法进行了验证，并与标准的 ALE 方法进行了对比。接着对模拟中观察到的红细胞某些几何性质进行了研究和讨论。本文第二部分处理在第一步获得的几何构型中氧气与血红蛋白化学过程的建模。我们基于 Czerlinski 等人 (1999) 的研究，实现了包含变构态的完整复杂血红蛋白行为模型。