Multiscale approach to modelling blood flow

• Autorzy: Jakubowicz A. , Pietrzyk M.

Warianty tytułu

PL

Wieloskalowe podejście do modelowania przepływu krwi

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The three dimensional multiscale model is introduced for studying of a clot formation in vessel with stenosis. The novel multiscale model based on separation of fluid flow calculation and red blood cells deformation is proposed. The macroscale model for fluid dynamic is described by lattice Bolzmann method (LBM). The deformation of red blood cells is defined by spectrin link method. The interaction between those two methods is handled by immersed boundary method. Simulation results demonstrate the structure of the thrombus for three simple geometries.

PL

W artykule przedstawiony jest trójwymiarowy wieloskalowy model mający na celu modelowanie tworzenia się skrzepu w naczyniu krwionośnym ze zwężeniem. Zaproponowane nowatorskie podejście, oparte jest na rozdzieleniu obliczeń przepływu płynu i odkształceń krwinek czerwonych. Poziom makro przepływu krwi jest obliczony za pomocą metody siatkowej Boltzmann (ang. lattice Boltzmann method). Deformacja krwinek czerwonych opisana jest przez metodę powiązań spektryny (ang. spectrin link method).Interakcje między tymi dwoma metodami są możliwe dzięki metodzie zanurzonej ścianki (ang. immersed boundary method). Wyniki symulacji przedstawiają kształt skrzepu dla trzech prostych geometrii.

Słowa kluczowe

EN

blood flow; clotting; lattice Boltzmann method; spectrin link method

• Wydawca: Wydawnictwa AGH
• Czasopismo: Computer Methods in Materials Science
• Rocznik: 2013
• Tom: Vol. 13, No. 4
• Strony: 480--492
• Opis fizyczny: Bibliogr. 15 poz., rys.

Twórcy

autor

Jakubowicz A.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

autor

Pietrzyk M.

• AGH University of Science and Technology, al. Mickiewicza 30, 30-059 Kraków, Poland

Bibliografia

• Allix, O., 2006, Multiscale strategy for solving industrial problems, Computational Methods in Applied Science, 6, 107-126.
• Boryczko, K., Dzwinel, W., Yuen, D.A., 2004, Modeling fibrin aggregation in blood flow with discrete-particles, Computer Methods and Programs in Biomedicine,15, 181-194.
• Bhatnagar, P.L., Gross, E.P., Krook, M., 1954, A model for collision processes in gases. I. Small amplitude processes in charged and neutral one-component systems, Physical Review, 94,511-525.
• Dao, M., Li, J., Suresh, S., 2006, Molecularly based analysis of deformation of spectrin network and human erythrocyte, Materials Science and Engineering C, 26, 1232-1244.
• Davie, E.W., Ratnoff, O.D., 1964, Waterfall sequence for intrinsic coagulation, Science, 145, 1310-1312.
• Evans, E.A., Skalak, R., 1980, Mechanics and thermal dynamics of biomembranes, CRC Press, Boca Raton.
• Kustosz, R., Gonsior, M., Jarosz, A., (eds), 2012, Technologie inżynierii materiałowej i technologie metrologiczne dla potrzeb polskich protez serca, FRK Zabrze (in Polish).
• Li, J., Dao, M., Lim, C.T., Suresh, S., 2005,Spectrin-level modeling of the cytoskeleton and optical tweezers stretching of the erythrocyte, Biophysical Journal, 88, 3707-3719.
• Park, J.S., Song, S.H., Jung, H.J., 2009, Continuous focusing of microparticles using inertial lift force and vorticity via multi-orifice micro fluidic channels, Lab on a Chip, 9, 939-948.
• Pietrzyk, M., Banaś, K., Milenin, A., Kopernik, M., Szeliga, D., Macioł, P., Cybułka, P., Michalik, K, 2012, Model numeryczny sztucznej komory wspomagania pracy serca, in: Technologie inżynierii materiałowej i technologie metrologiczne dla potrzeb polskich protez serca, eds, Kustosz, R., Gonsior, M., Jarosz, A., 373-439 (in Polish).
• Peskin C.S., 2002, The immersed boundary method, Acta Numerica ,11, 479-517'.
• Roberts, H.R., 2012, Oscar Ratnoff: his contributions to the golden era of coagulation research, British Journal of Heatomology, 122, 180-192.
• Szeliga, D., Kopernik, M., Pietrzyk, M., 2009, Critical evaluation and sensitivity analysis of rheological models of human blood, Computer Methods in Materials Science, 9, 435-450.
• Yilmaz, F., Gundogdu, M.Y., 2008, A critical review on blood flow in large arteries; relevance to blood rheology, viscosity models, and physiologic conditions, Korea-Australia Rheology Journal, 10, 197-211.
• Zhang, J.-B., Kuang, Z.-B., 2000, Study on blood constitutive parameters in different blood constitutive equations, Journal of Biomechanics, 33, 355-360.