Городков А. Ю., Талыгин Е. А., Агафонов А. В., Жоржолиани Ш. Т., Цыганков Ю. М., Кикнадзе Г. И., Бокерия Л. А.
ФГБУ «НМИЦ ССХ им. А.Н. Бакулева» Минздрава России;
Введение: Как было показано ранее, поле скоростей закрученного течения в сердце и магистральных сосудах описывается точными решениями нестационарных уравнений гидродинамики. Эти решения устанавливают однозначную связь между линиями тока такого течения и кривизной стенки проточного канала. В предыдущих работах была исследована динамика изменения структуры течения крови в левом желудочке и аорте. Анализ потока крови в течение сердечного цикла показывает, что начальная самоорганизация такого потока должна происходить в полости левого предсердия. Целью данной работы является анализ механизмов возникновения закрученного течения крови в полости левого предсердия в течение сердечного цикла. Методы: Для исследования кривизны стенки полости левого предсердия использовались методы вычислительной геометрии, реализованные в программной системе MatLab. Для анализа структуры закрученного потока крови в левом предсердии использовались конечно-элементный анализ в программной системе OpenFOAM. Полученные в результате модельной симуляции поля давлений и скоростей на качественном уровне сравнивались с экспериментальными результатами исследований левого предсердия. Результаты: Как известно, в левое предсердие впадает четыре легочных вены. При этом струи крови из них омывают купол левого предсердия, имеющий специфическую кривизну, вызывая появление в результирующем потоке центростремительных и центробежных сил, обуславливающих первоначальную самоорганизацию закрученного течения крови. Это течение формирует в полости левого предсердия характерное поле давления, характеризуемое пониженным давлением на периферии и повышенным вблизи оси эволюции потока. В результате падения давления в полости левого желудочка, в области митрального клапана образуется перепад давлений, вызывающий его открытие. Сформированный поток из левого предсердия в левый желудочек имеет все признаки смерчеобразного течения. По нашим предположениям, по мере открытия митрального клапана отток крови из левого предсердия начинает превышать приток крови через легочные вены. Для поддержания циркуляции на прежнем уровне начинает сокращаться ушко левого предсердия, выбрасывающее струю крови, направленную тангенциально по отношению к основной массе крови, совершающей вращательное движение в полости левого предсердия.. Когда давление в левом желудочке, постепенно повышаясь, превышает давление на митральный клапан со стороны левого предсердия, клапан закрывается под действием подклапанных вихревых структур. Вывод: В данном исследовании проведен анализ механизма эволюции закрученного течения крови в левом предсердии, исследованы особенности самоорганизации и эволюции такого потока в течение сердечного цикла. В работе в аналитической форме установлена связь между кривизной стенки полости левого предсердия и структурой потока крови. Предлагаемый механизм позволяет объяснить гидродинамическую функцию ушка левого предсердия. Работа выполнена при финансовой поддержке гранта РНФ № 16-15-00109
Комментарии посетителей