RUDN數學家在COVID-19下創造了血塊形成模型
RUDN數學家在COVID-19下創造了血塊形成模型
冠狀病毒感染影響血液凝固機制,導致血小板開始積聚並附著在血管壁上。這可能導致深靜脈血栓形成或中風。破裂的血塊可以堵塞重要的血管,擾亂心臟和肺部。RUDN的數學家們設計了一個模型,在一個血塊水準上描述這個過程,並考慮它對整個循環系統的影響。根據計算,如果肺血管網路體積減少5%,血液流動減少12%。結果發表在《數學》雜誌上。

受感染的SARS-CoV-2人的身體開始強烈產生炎症性細胞因數,並觸發中性粒細胞外陷阱。這兩種機制都增加了血液凝固。炎症使血管壁更加脆弱,如果感染,中性粒細胞網路可能會成為血塊的一部分,並堵塞血管。血液中的氧氣量如此之多,以至於即使是機械通氣也無法挽救病人的生命。因此,醫生需要一些技術來計算血塊對肺血管血流及其氧飽和度的影響。RUDN的數學家們透過計算機類比提出了解決這個問題的方法。

"血管阻塞生長的血塊會影響肺血管中的壓力分佈和血流速度。另一方面,血流速度會影響血塊的生長:當血塊下降時,血塊生長得更快。炎症和血栓形成會降低肺血管的血液迴圈和氧氣飽和度,但這種聯繫幾乎不可能通過臨床方法在真正的患者身上進行研究,"RUDN物理、數學和自然科學系助理物理和數學博士阿納斯塔西婭·莫佐希納說。

數學家們設計了一個模型,描述了小血管血塊對肺循環的影響。由於計算能力不允許在複雜的動脈、靜脈和毛細血管網路中計算兩維和三維過程模型,因此數學家使用準均勻的方法描述呼吸系統中的血液迴圈。在建議的模型中,假定流量是對稱的,即血塊在整個容器部分以相同的方式生長。一般來說,這可能不是真的,一個,二維流模型允許計算血塊表面的血液運動速度。

數學家進行了數值計算,並表明這種近似值以允許的精度描述流。一維血動力學類比和血管網路不同部分的二維壓力剖面可以確定流速、壓力分佈、血管網路中血管總量、血塊增加以及不同情況的最終血塊大小。

模型計算結果表明,即使是輕微的肺梗阻也可能導致血液流動的顯著減少。當肺血管網路減少 5% 時,流量減少 12%。血液飽和度低於90%被認為是危險的,低於80%的水平威脅著人的生命。我們的成績可能被低估了,事實上,這種影響甚至更大,「物理和數學博士阿納斯塔西婭·莫佐希納說,他是RUDN物理、數學和自然科學系的助理。

 

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