مدل‌سازی عددی پدیدة تنظیم خودکار در شریان کاروتید مشترک انسانی

Abstract

ﻫﺮ ارﮔﺎن ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ اﺣﺘﯿﺎﺟﺎت ﻣﺘﺎﺑﻮﻟﯿﮏ (سوخت­و­سازی) و ﻋﻤﻠﮑﺮدی ﺧﻮد ممکن است ﺑﻪ مقادیر متفاوتی از جریان ﺧﻮن ﻧﯿﺎزﻣﻨﺪ باشد؛ درنتیجه ﺗﻨﻈﯿﻢ ﺧﻮدﮐﺎر پدیده‌ای ﻣﻬﻢ ﻣﺤﺴﻮب می‌شود. ﭘﺪﯾﺪة ﺗﻨﻈﯿﻢ ﺧﻮدﮐﺎر تنش برشی به‌عنوان ﺗﻮاﻧﺎﯾﯽ ذاﺗﯽ ﯾﮏ ارﮔﺎن ﺑﺮای ﺛﺎﺑﺖ نگه‌داشتن شرایط همودینامیک در­ﻣﻘﺎﺑـﻞ ﺗﻐﯿﯿـﺮات ضربان قلب و فشار پرفیوژن ﺗﻌﺮﯾﻒ می‌شود؛ ﺑﺎ ﺗﻐﯿﯿﺮ ضربان قلب در ﺑﺪن، شریان‌ها ﺑﺎ ﺗﻮﺟﻪ ﺑﻪ ﻧﺮخ ﺟﺮﯾﺎن لازم و برای ثابت نگاه‌داشتن نیروها و تنش‌های همودینامیک، دچار اتساع ﯾﺎ اﻧﻘﺒﺎضﺷﺮﯾﺎﻧﯽ می‌شوند. مقالة حاضر ﺑﻪ مکانیسم‌های محلی برای کنترل خودکار اختصاص دارد. مکانیسم‌های تنظیم‌کنندة ﻣﺤﻠﯽ، ،ﻣﺎﻧﻨـﺪ اﻋﺼـﺎب ﺳـﻤﭙﺎﺗﯿﮏ و هورمون‌های ﺳﯿﺎر، ﻣﺴﺘﻘﻞ از مکانیسم‌های ﮐﻨﺘﺮﻟـی ﺧـﺎرﺟﯽ ﻋﻤﻞ می‌کنند؛ از­اﯾﻦ­رو می‌توان آن‌ها را اﯾﺰوﻟﻪ در­ﻧﻈﺮ ﮔﺮﻓﺖ. همان‌طورﮐﻪ ذﮐـﺮ ﺷﺪ ﺗﻨﻈﯿﻢ ﺧﻮدﮐﺎر، وﯾﮋﮔﯽ ذاﺗﯽ ارگان‌های ﺑﺪن اﺳﺖ و اندام‌های ﺗﺤﺖ ﭘﺮﻓﯿﻮژن، ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﯿﺮ مکانیسم‌های ﻋﺼﺒﯽ و ﻫﻮرﻣﻮﻧﯽ ﻗﺮار نمی‌گیرند. چون استفاده از شرایط مرزی صحیح در مدل‌سازی‌های عددی اهمیت ویژه‌ای دارد، اﺳﺘﻔﺎده از مدل‌سازی درﺧﺖ ﺷﺮﯾﺎﻧﯽ ﺑﺮای ﺑﻪ­دﺳﺖ آوردن ﺷﺮاﯾﻂ ﻣﺮزی ﻣﻨﺎﺳﺐ اﻣﺮی ﺿﺮوری ﺑﻪﻧﻈﺮ می‌رسد؛ بنابراین در مقالة حاضر ابتدا مدلی از نوع صفر بعدی (پارامتر فشرده) و گسترده ارائه­شده است. سپس از این مدل برای به­دست آوردن شرایط مرزی در شریان کاروتید معمولی استفاده شده و تنظیم تنش برشی به‌عنوان یکی از پراهمیت‌ترین پارامترهای همودینامیک در مدلی سه‌بعدی از این شریان مدل‌سازی شده است. نتایج به­دست­آمده نشان­دهندة چگونگی تغییرات خواص مکانیکی دیواره و بنابراین ابعاد شریان برای برگرداندن مقادیر تنش برشی وارد بر دیواره به محدودة طبیعی است.