Введение к работе
Актуальпость исследования. Проблемы нарушения гемодинамики интенсивно изучаются в рамках биофизики сложных физиологических жидкостей в связи с поиском путей борьбы с широким классом сердечно-сосудистых заболеваний. Наибольшую актуальность представляют вопросы о нарушении стабильности жидкого состояния крови в склерозиро-ванных сосудах. Атеросклероз является одним из наиболее распространенных заболеваний, поражающих артерии эластического и мышечно-эластического типа При этом во внутренней оболочке сосудов возникают одиночные или множественные очаги липидных, преимущественно холестериновых, отложений [J.T. Shepherd ct al., 1979]. Последующее разрастание соединительной ткани и кальциноз стенки сосуда влечёт за собой прогрессирующую деформацию и сужение просвета сосуда - стенозирование, развивающееся в ряде случаев вплоть до полной закупорки (облитерации) сосуда. Обычно это вызывает хроническую постепенно нарастающую недостаточность кровоснабжения органа, питаемого через пораженную артерию [B.C. Савельев и др., 1997]. Однако в некоторых случаях развитие стеноза сопровождается острой внезапной закупоркой (окклюзией) просвета артерии тромбом, рост которого активируется в области стеноза [D.R. Dobroski et al, 1993; L. Badimon ct al, 1989; M.T. Davies, 1994].
Выполпештый в данной работе анализ позволил теоретически рассмотреть различные механизмы активации системы свертывания крови в кровотоке вследствие нарушения гемо-динамических условий течения, вызываемых развитием стеноза, падением давления или же сужением сосудов за счёт спазма.
Целью данного исследования являлся теоретический анализ влияния гемодинамиче-ских нарушений в стенозированных сосудах на активацию процессов тромбообразования.
В соответствии с поставленной целью в работе решались следующие задачи:
-
Определить влияние изменений гемодинамических условий течения на активацию внутрисосудистого тромбообразования.
-
Выяснить — существуют ли универсальные критерии подобия внутрисосудистого свёртывания в условиях различной гемодинамики.
-
Построить универсальные кривые потери устойчивости жидкого состояния крови, позволяющие определять связанные с риском спонтанного тромбообразования направления эволюции гемодинамических параметров.
-
Проверить эффективность численных методов "расщепления по физическим процессам" при решении задач фазового перехода в движущейся многокомпонентной среде.
-
Определить влияние гидродинамических параметров на величину порога активации внутрисосудистого свёртывания.
Научная новизна. Впервые построена математическая модель активации свёртывания крови в сосудах переменного сечения, качествеино описывающая процессы пороговой активации тромбообразования, развивающиеся в результате нарушения гемодинамических уело-
вий течения крови (развитие стеноза, перепад давления, спазм сосуда). В широкой области параметров исследована реакция системы свёртывания крови на гидродинамические нарушения условий виутрисосудистого кровотока. Построены диаграммы состояний системы свёртывания крови на различных параметрических плоскостях. Установлены направления эволюции гемодииамических параметров, связанные с риском спонтанного тромбообразова-ния. Показано, что области устойчивости жидкого состояния крови уменьшаются при: падении давления, увеличении степени стенозирования, увеличении вязкости крови и вследствие спазма сосудов. Найдено выражение для величины порога активации свёртывания крови .в условиях кровотока. Установлено, что гемодинамические условия течения наряду с известными коагулогическими факторами непосредственно влияют на величину порога активации сосудистого свёртывания. Их изменение играет решающую роль в активации свёртывания.
Научно-практическое значение. Полученные в работе результаты имеют важное значение для понимания механизмов внутрисосудистого тромбообразования. В частности открылась новая возможность следить за изменением порога активации тромбообразования при вариации как коагулогических так и реологических характеристик крови. Полученные в рамках настоящей работы результаты используются при чтении курсов лекций "Математическая биофизика" и "Элементы теории самоорганизации", читаемых студентам МФТИ и МГУ им. М.В. Ломоносова.
Апробация работы. Результаты диссертационной работы докладывались на семинарах лаборатории биофизики и криобиологии ГНЦ РАМН, научном семинаре "Синергетика" МГУ, на международных конференциях: в Уэльве (Испания, 1999) и "Математика. Компьютер. Образование" (Дубна, 2000), на П-м съезде биофизиков России (Москва, 1999), на конференции по прикладной и промышленной математике (Сочи, 2000).
Публикации. По результатам диссертации опубликовано: 1 статья в научном журнале и тезисы 3-х докладов на научных конференциях.
Объем и структура диссертации. Представленная работа состоит из введения, обзора литературы, описания математической модели и математических методов, результатов исследований, заключения, выводов, списка литературы, содержащего 236 отечественный и зарубежный источник, и приложения, включающего блок-схему алгоритма математической модели. Диссертация изложена на 108 страницах машинописного текста, содержащего 1 таблицу и 32 рисунка.