微血管网络的结构特征触发血流振荡
摘要：微观血管网络的微结构特征如何影响血流动力学，并确定促进自持振荡出现的特定特征，我们使用数学模型进行分析。通过对一个简单的三节点模式进行研究，我们预测，网络中的"冗余"，即连接两个主要分支的冗余血管，以及分支间血液动力学阻力的差异，可以促进振荡动力学的出现。我们使用现有的血液流变学和血球比容分流在血管分支点的数学描述构建了我们的流动模型；通过数值模拟和稳定性分析来研究三节点网络的动力学及其与系统多个稳态解之间的关系。对于入口压力相等的情况，网络中始终存在一个“平凡”的平衡解，冗余血管中没有血流，但当存在其他稳定的稳态吸引子时，我们发现平凡解是不稳定的。而这些“非平凡”的稳态解可能会经历一个霍普夫分岔进入振荡状态。我们使用分支直径比和入口红细胞比容来构建一个二参数稳定性图，界定了存在这种振荡动态的情况。我们展示了在这种网络几何结构中只有当分支直径差异足够大以允许足够大的冗余血管中有足够大的流动时，才可能存在流动振荡。这些促进振荡动力学的微观结构特性可以用来探索生物微血管网络中流动不稳定的源泉。
作者：Yaron Ben-Ami, George W. Atkinson, Joe M. Pitt-Francis, Philip K. Maini and Helen M. Byrne
论文ID：2203.02308
分类：Quantitative Methods
分类简称：q-bio.QM
提交时间：2022-06-23