مدل‌سازي عددي پديده‌ي تنظيم خودكار در شريان كاروتيد مشترك انساني

Numerical modeling of cerebral autoregulation in human common carotid artery

هر ارگان با توجه به احت?اجات متابول?ك (سوخت و سازي) و عملكردي خود ممكن است به مقادير متفاوتي از جريان خون ن?ازمند باشد؛ درنتيجه تنظ?م خودكار پديده‌اي مهم محسوب مي‌شود. پد?ده تنظ?م خودكار تنش برشي به‌عنوان توانا?? ذات? ?ك ارگان براي ثابت نگه‌داشتن شرايط هموديناميك در مقابـل تغ??ـرات ضربان قلب و فشار پرفيوژن تعر?ف مي‌شود؛ با تغ??ر ضربان قلب در بدن، شريان‌ها با توجه به نرخ جر?ان لازم و براي ثابت نگاه‌داشتن نيروها و تنش‌هاي هموديناميك، دچار اتساع ?ا انقباضشر?ان? مي‌شوند. مقاله حاضر به مكانيسم‌هاي محلي براي كنترل خودكار اختصاص دارد. مكانيسم‌هاي تنظيم‌كننده محل?، ،ماننـد اعصـاب سـمپات?ك و هورمون‌هاي س?ار، مستقل از مكانيسم‌هاي كنترلـي خـارج? عمل مي‌كنند؛ از ا?ن رو مي‌توان آن‌ها را ا?زوله در نظر گرفت. همان‌طوركه ذكـر شد تنظ?م خودكار، و?ژگ? ذات? ارگان‌هاي بدن است و اندام‌هاي تحت پرف?وژن، تحت تأث?ر مكانيسم‌هاي عصب? و هورمون? قرار نمي‌گيرند. چون استفاده از شرايط مرزي صحيح در مدل‌سازي‌هاي عددي اهميت ويژه‌اي دارد، استفاده از مدل‌سازي درخت شر?ان? براي به-دست آوردن شرا?ط مرزي مناسب امري ضروري بهنظر مي‌رسد؛ بنابراين در مقاله حاضر ابتدا مدلي از نوع صفر بعدي (پارامتر فشرده) و گسترده ارايه شده است. سپس از اين مدل براي به دست آوردن شرايط مرزي در شريان كاروتيد معمولي استفاده شده و تنظيم تنش برشي به‌عنوان يكي از پراهميت‌ترين پارامترهاي هموديناميك در مدلي سه‌بعدي از اين شريان مدل‌سازي شده است. نتايج به دست آمده نشان دهنده چگونگي تغييرات خواص مكانيكي ديواره و بنابراين ابعاد شريان براي برگرداندن مقادير تنش برشي وارد بر ديواره به محدوده طبيعي است.

Every organ has its own metabolic and functional requirements and needs a variable amount of blood; hence, autoregulation is an important phenomenon. Shear stress induced autoregulation is defined as the innate ability of an organ to keep its hemodynamic conditions stable against changes in heart rate and perfusion pressure. For example, when heart rate changes arterial vessels undergo vasodilation or vasoconstriction in order to stabilize the hemodynamic forces and stresses with respect to the flow needed. The current study examines the local mechanisms employed in automatic control. Local regulatory mechanisms function independently of external control mechanisms, such as sympathetic nerves and endocrine hormones. Therefore, they can be considered isolated mechanisms. The application of boundary conditions in numerical modeling is of utmost importance, hence, using arterial tree modeling to achieve appropriate boundary conditions seems necessary. Thus, we have presented a zero-dimensional (lumped parameter) extensive model first. Then, we used this model to achieve boundary conditions for the common carotid artery. As one of the most important hemodynamic parameters, shear stress regulation will then be modeled in an axisymmetric model of this artery.