Simulation of External Wave Action on Microcirculation and Transcapillary Exchange

E. I. Veliev; Велиев Е. И.; R. F. Ganiev; Ганиев Р. Ф.; A. A. Kubatiev; Кубатиев А. А.; D. L. Reviznikov; Ревизников Д. Л.; L. E. Ukrainskii; Украинский Л. Е.

doi:10.31857/S0235711923020104

Simulation of External Wave Action on Microcirculation and Transcapillary Exchange

Authors: Veliev E.I.¹, Ganiev R.F.², Kubatiev A.A.³, Reviznikov D.L.², Ukrainskii L.E.²
Affiliations:
1. Botkin Hospital, 125284, Moscow, Russia
2. Mechanical Engineering Research Institute of the Russian Academy of Sciences, 101990, Moscow, Russia
3. Institute of General Pathology and Pathophysiology, 125315, Moscow, Russia
Issue: No 2 (2023)
Pages: 3-17
Section: МЕХАНИКА МАШИН
URL: https://ruspoj.com/0235-7119/article/view/675662
DOI: https://doi.org/10.31857/S0235711923020104
EDN: https://elibrary.ru/CNXPQV
ID: 675662

Cite item

Full Text

Open Access
Restricted Access

Access granted
Restricted Access

Subscription or Fee Access

Abstract

The influence of external wave action on the filtration of the fluid from capillaries into the tissue surrounding the capillaries and from the tissue into the capillaries is considered. Two mechanisms for increasing the filtration rate are established: nonresonant, associated with the asymmetry of the change in the permeability of the capillary surface layer and the tissue surrounding the capillary at adjacent half-periods of wave actions, and resonant, associated with an increase in the pressure drop caused by a pulse wave in the capillary, and a synchronous and in-phase increase in permeability due to wave actions. The established effects can find application in medicine for the intensification of transcapillary exchange and microcirculation in the circulatory system.

Keywords

microcirculation, transcapillary exchange, porous fluid-saturated media, permeability, Darcy equations, external periodic influences

References

Ганиев Р.Ф., Ревизников Д.Л., Рогоза А.Н., Сластушенский Ю.В., Украинский Л.Е. Анализ и диагностика сердечно-сосудистой системы человека на принципах нелинейной волновой механики // Проблемы машиностроения и надежности машин. 2016. № 2. С. 96.
Caro C.G., Pedley T.J., Schroter R.C., Seed W.A. The Mechanics of the Circulation. Second Edition, 2012.
Bagayev S.N., Fomin Yu.N., Orlov V.A., Panov S.V., Zakharov V.N., Metyolkin M.G. Investigation of Transcapillary Exchange by the Laser Method // Laser Physics. 2005. V. 15. № 9. P. 1292.
Bagayev S.N., Zakharov V.N., Orlov V.A., Panov S.V., Fomin Yu.N. Investigation of Physical Mechanisms of Blood Microcirculation and Transcapillary Exchange by Using the Phase Sensitive Laser Method // Rus. J. Biomechanics. 2006. V. 10. № 3. P. 21.
Подтаев С.Ю., Мизева И.А. Смирнова Е.Н. Диагностика функционального состояния микроциркуляции на основе термометрии высокого разрешения // Вестник Пермского федерального исследовательского центра. 2012. № 3–4. С. 11.
Жарких Е.В., Маковик И.Н., Потапова Е.В., Дремин В.В., Жеребцов Е.А., Жеребцова А.И., Дунаев А.В., Сидоров В.В., Крупаткин А.И. Оптическая неинвазивная диагностика функционального состояния микроциркуляторного русла пациентов с нарушением периферической микрогемодинамики // Регионарное кровообращение и микроциркуляция. 2018. № 17 (3). С. 23.
Крупаткин А.И., Сидоров В.В. Функциональная диагностика состояния микроциркуляторно-тканевых систем: Колебания, информация, нелинейность. Руководство для врачей. URSS. 2022. 496 с.
Шабрыкина Н.С. Математическое моделирование микроциркуляторных процессов // Российский журнал биомеханики. 2005. Т. 9. № 3. С. 70.
Шабрыкина Н.С. Моделирование микроциркуляторных процессов: нестационарное течение жидкости в ткани // Известия Саратовского университета. Сер. Математика. Механика. Информатика. 2007. Т. 7. Вып. 1. С. 69.
Хмель Т.А., Федоров А.В., Фомин В.М., Орлов В.А. Моделирование процессов микрогемоциркуляции с учетом пульсовых колебаний давления // ПМТФ. 2011. Т. 52. № 2. С. 92.
Хмель Т.А., Федоров А.В. Моделирование пульсирующих течений в кровеносных капиллярах // Матем. биология и биоинформ. 2013. Т. 8. Вып. 1. С. 1.
Моисеева И.Н. Транскапиллярная фильтрация жидкости: модель с сосредоточенными параметрами // Биофизика. 1984. Т. ХХIХ. Вып. 1. С. 126.
Регирер С.А., Шадрина Н.Х. Математическое описание движения крови в микрососудистом модуле скелетной мышцы // Биофизика. 1994. Т. 39. № 1. С. 107.
Мозохина А.С., Мухин С.И. О квазиодномерном течении жидкости с анизотропной вязкостью в сокращающемся сосуде // Дифференциальные уравнения. 2018. Т. 54. № 7. С. 956.
Велиев Е.И., Ганиев Р.Ф., Корнеев А.С., Украинский Л.Е. Гидродинамические генераторы колебаний – новый тип устройств для осуществления периодических воздействий // Доклады РАН. Физика, технические науки. 2021. Т. 501. С. 79.