МОДЕЛЮВАННЯ КРОВОТОКУ З ОБЕРТАННЯМ ЧЕРЕЗ ПРУЖНО-АКТИВНІ СУДИНИ АРТЕРІАЛЬНОЇ СИСТЕМИ КРОВООБІГУ ЛЮДИНИ

Анотація

Шляхом біофізичного моделювання досліджено процес кровотоку з обертанням та дисипацією в пружно-активних судинах артеріальної системи кровообігу людини на основі запропонованого модифікованого рівняння Бернуллі. Рівняння Бернуллі удосконалено шляхом додавання внесків, які враховують постачання імпульса та моменту імпульса від серця, пружність та активність артеріальних судин, обертання кровотоку та дисипацію за рахунок внутрішнього тертя. Запропоновано новий алгоритм розрахунків, згідно якого поступальні та обертальні компоненти руху розглядаються окремо. У рамках запропонованої моделі було показано, що обертання кровотоку, про яке свідчать експериментальні доплерівські дані, призводить до збільшення поступальної швидкості кровотоку. Показано, що врахування активності судин призводить як до збільшення лінійної швидкості плину кровотоку, так і до збільшення кутової швидкості обертання кровотоку. Властивості удосконаленого авторами рівняння Бернуллі дозволяють відтворити зміну тиску на протязі серцевого циклу, що кардинально відрізняє результати проведеного моделювання від прогнозів традиційної гідродинаміки. Показано, що для коректного опису характерних особливостей кровотоку через артеріальні судини врахування еластичних та активних чинників необхідно здійснювати одночасно, узгодженим чином. Показано, що врахування лише еластичного внеску не дозволяє якісно коректно відобразити характер зміни швидкості, кутової швидкості і відповідних їм кінетичних внесків в удосконалене рівняння Бернуллі. Авторами відзначено, що обертання потоку крові та активність артеріальних судин забезпечує можливість значного зниження енерговитрат серця у процесі транспортування крові. Розвинений підхід може слугувати основою для планування напрямків подальших клініко-експериментальних досліджень, може бути застосованим для різних спеціальних випадків: розгалудження судин, зміна товщини та форми судини за різних орієнтацій в полі гравітації Землі, за умов мікрогравітації космічного польоту, врахування обернених зв’язків поступальної та обертальної компонент руху завдяки спіральній формі судин.