Modeling of blood microcirculation, heat and mass transfer in human tissues
DOI:
https://doi.org/10.17721/1812-5409.2018/4.8Анотація
A mathematical model of the structure of the blood vessels system which provides blood microcirculation in the superficial tissues of human, namely the skin, to provide blood supply as a fluid, which heats / cools, and determines thermoregulation in changes of ambient temperature and overheating / supercooling is proposed. The model is based on data from current studies of the structure of microcirculatory beds based on microCT technologies. The microvascular system is modeled as a fractal binary tree optimized for uniform supply of a nutrient fluid (blood for biological tissues) due to the homogeneous distribution of capillaries, optimal values for diameters, lengths and branching angles in bifurcations of tubes that provide flow distribution with minimal energy costs. The model has been developed to use in computer-based monitoring systems for the planning of physiotherapy procedures for different diseases.
Key words: optimal fluid transport systems, microcirculation, mathematical modeling.
Pages of the article in the issue: 58 - 61
Language of the article: Ukrainian
Посилання
BLITTERSWIJK, C.V., BOER, J.B. (2014) Tissue Engineering. Academic Press. 896p.
KIZILOVA, N., KOROBOV, A. (2018) On biomedical engineering techniques for efficient phototherapy. Int. J. Biosen. Bioelectron. 4. 289–295.
KIZILOVA, N., KOROBOV, A. (2016) Mechanisms of influence of low-level optical radiation on the microcirculatory system. A review. Photobiol. Photomed. 1. 79-93.
KIZILOVA, N., KOROBOV, А. (2017) Modeling of blood microcirculation and heat and mass transfer in human tissues. (2017) Bulletin Kiev National University, Series “Physical and Mathematical Sciences”. 4. 37-42. [in Ukrainian]
DAI, W., BEJAN, A., TANG, X., LE ZHANG,, NASSAR, R. (2006) Optimal temperature distribution in a three dimensional triple-layered skin structure with embedded vasculature. J. Appl. Phys. 99. 104702.
HUANG, ZH., HWANG, Y., AUTE, V. RADERMACHER, R. (2016) Review of Fractal Heat Exchangers. Intern. Refrigeration and Air Conditioning Conf. Purdue Univ. 1725.
ZENG, X., DAI, W., BEJAN, A. (2010) Vascular Countercurrent Network for 3-D Triple-Layered Skin Structure with Radiation Heating. Numer. Heat Transfer, Part A. 57. 369-391.
ORNDORFF, C., PONOMAREV, S., DAI, W., BEJAN, A. (2017) Thermal analysis in a triplelayered skin structure with embedded vasculature, tumor, and gold nanoshells. Intern. J. Heat Mass Transfer. 111. 677–695.
LA BARBERA, M. (1990) Principles of design of fluid transport systems in zoology. // Science. 249. 992–1000.
KIZILOVA, N. (2004) Computational approach to optimal transport network construction in biomechanics. Lecture Notes in Computer Sci. 3044. 476–485.
Завантаження
Опубліковано
Номер
Розділ
Ліцензія
Автори, роботи яких публікуються у цьому журналі, погоджуються з такими умовами:
- Автори зберігають авторські права та надають журналу право на першу публікацію роботи, яка одночасно ліцензується згідно із Creative Commons Attribution License, тобто надається дозвіл іншим ділитися роботою з визнанням авторства роботи та першої публікації в цьому журналі.
- Автори можуть укладати окремі додаткові угоди щодо невиключного розповсюдження опублікованої журналом версії роботи (наприклад, розмістити її у репозитарії наукової установи чи опублікувати у книзі) з підтвердженням її початкової публікації у цьому журналі.
- Дозволяється та заохочується розміщення своїх робіт в мережі Інтернет авторами (наприклад, у репозитаріях наукових установ або на особистих веб-сторінках) до та під час процесу подання, оскільки це може призвести до продуктивного обміну, а також до більш ранніх цитувань опублікованої роботи та їх більшої кількості (див. The Effect of Open Access).
