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用于研究心脏病的数学方程式

2019-09-05

血管

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血液是心脏的燃料,而这是人类不存在的天然机器。 从物理学角度研究心脏病的起源是委内瑞拉科学研究所(IVIC)在梅里达州开发的跨学科项目的目标。

为此,有必要了解循环血管时红色液体的行为,分析其特征为流体的特性,IVIC多学科中心流体实验室研究员兼负责人及提案协调人解释,亚历杭德罗·阿塞维多。

目的是使用计算工具,使用流体动力学的数学方程式,在健康人和心脏损伤患者中,通过与心脏相邻的动脉再现血流。 物理学的这个子部分负责研究连续介质,当它们处于运动状态时没有定义的形式。

IVIC研究员Alejandro Acevedo说,有一个用自由软件和开源(OpenFOAM)开发的软件,他希望用它来模拟血流,因为“它可以100%修改以使其适应计算的要求并且它基于有限体积,也就是说,它允许解决描述流体运动的Navier-Stokes方程,“他说。

血液有两个阶段:固体,储存白血细胞,红细胞和血小板; 和另一种由血浆形成的液体。 血液的物理特性 - 例如密度,温度,速度和pH值 - 将使其容易流过身体,或者相反,在其路径中找到障碍物。

在模拟血液的流动性时,心脏的泵送也是要考虑的变量。 根据Acevedo的说法,有必要确定该重要器官中血液的初始速度分布。

“收缩(收缩)和舒张(放松)的每一次运动都会驱动血液,这种冲动会产生一定的速度分布,这将调节血流的演变。 如果初始速度非常快并且取决于动脉的几何形状,它们可能会卡住甚至断裂。 使用计算机断层扫描(CT)可以获得这些信息»,澄清了IVIC专家。

虽然一般来说个体是相同的,但动脉的几何形状 - 动脉的组织方式 - 可以根据饮食,身体活动和它拥有的体脂积累程度等因素而变化。

据世界卫生组织(WHO)称,由于血管堵塞阻碍了正常的血液流动,心脏病发作频繁; 最常见的是在这些空腔的壁上形成脂肪沉积物。

事实上,世界卫生组织坚持认为,如果减少或消除烟草消费,实行健康饮食并改善肥胖,运动,高血压,糖尿病或脂质的比例,绝大多数心血管疾病都可以预防。

除了进入和离开心脏的血流之外,流体动力学还用于模拟其他类型的病理,例如中风,即由于动脉破裂或阻塞导致的血流中断所引起的。 。 这将构成研究项目的第二阶段。

鉴于该项目对人群健康的重要性,Acevedo邀请了分配到该国不同中心或医院的医学领域的专家(特别是心脏病专家)作为他们研究的合作者参与。

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责任编辑:帅宿