红细胞在毛细血管中的运动特征分析
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国家自然科学基金项目(12072198),国家重点研发计划项目(2017YFE0117100)


Analysis on Motion Characteristics of Red Blood Cells in Capillaries
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    摘要:

    目的 探究不同力学特性的红细胞在毛细血管中的运动变形,对相关血液流变学参数进行分析。 方法 红细胞膜为超弹性膜,满足 Skalak 能量函数。 采用浸入边界法将细胞膜与流场耦合,采用二阶精度的有限差分方法求解三维流场。 同时,考虑了细胞膜内外的生理黏度比 λ= 5。 结果 得到在不同硬度下细胞在毛细血管中的稳定变形。 随细胞硬度的升高,细胞由轴对称形态转变为非对称屈曲形态。 细胞变形随着毛细血管数的降低而减弱流动阻力增大。 结论 细胞变硬,细胞出现非对称变形,血液阻力上升。 因此,在涉及红细胞硬度变化的疾病中,变硬的红细胞可能导致毛细血管堵塞,造成局部组织缺氧。

    Abstract:

    Objective To study the motion and deformation of red blood cells ( RBCs) with different mechanical properties in capillaries,and make analysis on the associated hemorheological parameters. Methods The RBC was modeled as a hyper elastic membrane using Skalak model. The fluid was solved using a two-order difference scheme with the membrane mechanics treated by the immersed method. The pathological viscosity ratio λ= 5 was considered. Results The steady deformation of RBCs with different membrane stiffness in the capillary was obtained. With membrane stiffness increasing, the cell transformed from axisymmetric shapes to non-axisymmetric shapes. With capillary number increasing, the deformability of RBCs weakened and the flow resistance increased. Conclusions With stiffening of cell membrane, the non-axisymmetric cell shape appears and the flow resistance increases. Therefore, in diseases involved stiffening RBCs, the stiffened RBCs can cause the blockage of capillaries and hypoxia in surrounding tissues.

    参考文献
    相似文献
    引证文献
引用本文

刘德运,龚晓波.红细胞在毛细血管中的运动特征分析[J].医用生物力学,2023,38(1):123-128

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  • 收稿日期:2022-03-02
  • 最后修改日期:2022-04-17
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  • 在线发布日期: 2023-02-28
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