Possible expansion of blood vessels by means of the electrostrictive effect
在需要通过血管输送药物的情况下，特别是在处理脑中面临狭窄动脉的脑癌时，血脑屏障使医学治疗变得困难。需要扩大动脉的直径以便于药物的输送。最近的研究指出了各种改善这种情况的方法;特别是，使用超声波作用于血流中的微泡已被证明是一种有前途的选择。在这里，一个不同的可能性，扩大动脉的直径进行了讨论，即利用内部强，超短和重复的激光脉冲产生的电致伸缩压力。每个脉冲将首先引起向内指向的光学力，并且一旦脉冲终止，将存在向外径向方向上的流体动力学弹跳流，从而向血管壁给出向外的脉冲。在没有摩擦力的情况下，出现了对称的振荡图象。显然，需要提供重复脉冲（在参数谐振时）以使效果明显。据我们所知，这种影响以前没有讨论过。我们给出了一个近似的光学和流体力学理论。计算表明，有希望的结果，壁压，虽然实验工作是可取的，以显示是否可以在实践中使用的想法。我们的计算是从一般的物理角度进行的，不一定与医学应用有关。
2023-03-11 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Simulations of Blood Flow in Plain Cylindrical and Constricted Vessels with Single Cell Resolution
了解血液的物理性质是具有挑战性的，因为它的性质是软颗粒的悬浮液，而且典型的问题涉及不同的尺度。这也适用于数值研究。事实上，许多计算研究要么忽略离散细胞的存在，要么非常准确地解决相对较少的细胞。作者最近开发了一种简单高效但仍然微粒的模型，旨在弥合目前应用的方法之间的差距。目前的工作重点是它的适用性，在直径达100微米的容器中的受限流动。对于低于30%的红细胞压积值，与实验文献数据一致的血管直径上的表观粘度的依赖性被发现。
2011-05-31 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Spectral Analysis and Invariant Measure in Studies of the Dynamics of the Hemostasis of a Blood Vessel
该研究提出纳入细胞因子影响的血管动脉粥样硬化数学模型，通过傅里叶级数展开与不变测度分析胆固醇耗散参数变化下的奇异吸引子，揭示血管代谢动力学与物理状态的关联。
2025-03-24 nlin.CD physics.bio-ph q-bio.CB
Non-Newtonian characteristics of peristaltic flow of blood in micro-vessels
本文关注的是对血液通过微血管（例如，小动脉）的蠕动流动的非牛顿特性的广义理论研究。血管被认为是可变的横截面，血液是赫歇尔-巴尔克利型流体。蠕动流的前进波前假定为正弦/直线段主导（SSD）（扩张/收缩型）;雷诺数被认为相对于微循环系统中的血流较小。控制血液的非牛顿蠕动流动的方程被认为是非线性的。研究的目的是考察振幅比、平均压力梯度、屈服应力和幂律指数对速度分布、壁面切应力、流线型和捕获的影响。据观察，上述数量的蠕动运输的血液在通道中的情况下的数值估计是非常不同的那些在圆形横截面的轴对称血管中的流动。研究进一步表明，蠕动泵，流速和壁面切应力显着改变，由于微循环系统的血管的横截面半径的不均匀性。此外，振幅比的大小和流体指数的值是影响流动行为的重要参数。SSD波传播的影响血液的流动行为的新功能也进行了讨论。
2012-12-14 math-ph math.MP physics.bio-ph
Threadlike bundle of tubules running inside blood vessels: New anatomical structure
根据目前的解剖学，动脉和静脉在血管内没有线状结构。尽管有这样的普遍知识，我们在这里报告观察到一种新的结构内的血管的大鼠和兔子，这是一个半透明的弹性束的小管，其直径为10 $μ$ m的顺序。这是对奉汉管道的重新发现，由于观测方法未知，这些管道尚未得到证实。我们发现了一种新的方法来观察血管内导管（IBVD），这是太薄，脆弱，半透明的，在普通外科手术中无法发现。我们设计的方法是通过股静脉注射10%葡萄糖溶液，使IBVD周围的血液凝固，使其变得粘稠而坚固。用尿激酶处理一片增厚的IBVD样品以去除血块，并将IBVD的细线包埋在一串纤维蛋白内
2002-11-20 physics.bio-ph physics.med-ph q-bio
Cell-free layer development and spatial organization of healthy and rigid red blood cells in a microfluidic bifurcation
本研究通过微流控T型分叉实验与数值模拟，揭示了健康与刚性红细胞在分叉前后的分布差异及无细胞层发展规律，为理解病理性变形能力受损细胞在复杂网络中的分配提供了基础。
2023-04-17 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.flu-dyn
Molecular Dynamics Simulation of Soft Grains: Malaria-Infected Red Blood Cells Motion within Obstructed 2-D Capillary Vessel
分子动力学已广泛应用于经典多粒子系统运动方程的数值求解。它可以用来模拟许多系统，包括生物物理，其复杂程度是由所涉及的元素。在此基础上，建立了一个数值模型来模拟疟疾感染红细胞在毛细血管中的行为。该模型由三种力控制，即库仑力、法向力和斯托克斯力。利用二维四胞格式，进行了理论观测，以检验其性能。虽然这些参数是有意选择的，但所有的量都是任意给定的。尽管如此，结果还是相当令人满意的。结合已有的研究结果，可以说该模型能够很好地模拟疟疾感染红细胞在阻塞毛细血管中的运动。关键词：分子动力学，二维模型，红细胞运动，疟疾
2013-12-14 physics.bio-ph
Percolation, Morphogenesis, and Burgers Dynamics in Blood Vessels Formation
体外血管形成的实验表明，随机散布在凝胶基质上的细胞自主组织形成连接的血管网络。我们提出了一个简单的模型，再现了许多功能的生物系统。我们发现，无论是模型和真实的系统表现出分形行为在小尺度上，由于迁移和动态聚集的过程，其次是在大尺度上的随机渗流行为，由于聚集体的聚结。计算结果与对实验数据的分析结果吻合较好。
2003-03-21 cond-mat.stat-mech physics.bio-ph q-bio.CB
Optimal occlusion uniformly partitions red blood cells fluxes within a microvascular network
在动物中，血液和组织之间的气体交换发生在狭窄的血管中，其直径与红细胞的直径相当。红细胞必须变形才能通过这些狭窄的血管，短暂地阻塞或闭塞它们通过的血管。虽然血管闭塞的动力学已经被广泛研究，但为什么微血管需要如此狭窄仍然是一个悬而未决的问题。我们研究闭塞动力学模型微血管网络：胚胎斑马鱼躯干。我们发现，当红细胞进入躯干最细的血管时产生的压力反馈共同作用，通过微血管均匀地分配红细胞。使用数学模型以及直接观察，我们表明，这些闭塞的反馈调整整个主干网络，以防止最接近心脏的血管短路的网络。因此，闭塞与微血管功能的另一个开放性问题有关：红细胞如何以相同的速率输送到每个微血管？我们的分析表明，闭塞反馈的调整增加了网络内的总耗散的11倍，表明流动的均匀性，而不是最小化的运输成本可能是优先考虑的微血管网络。
2018-07-13 physics.bio-ph q-bio.TO
A hierarchy of blood vessel models, Part I: 3D-1D to 1D
本文提出并分析3D-1D Darcy--Poiseuille血管灌注模型，证明其适定性及当血管半径趋于零时收敛到1D Green函数模型，并给出收敛速率，为建立完整血管模型层级收敛链奠定基础。
2025-07-17 math.AP physics.bio-ph physics.flu-dyn
Soliton-like attractor for blood vessel tip density in angiogenesis
最近，随机模型的数值模拟表明，肿瘤诱导的血管生成中血管尖端的密度采用类似孤子的轮廓[Sci. Rep. 6，31296（2016）]。在这项工作中，我们推导并求解方程的孤子集体坐标，表明孤子如何适应其形状和速度变化的趋化性和扩散。由孤子公式可以重建出容器尖端密度。虽然随机模型表现出较大的波动，我们表明，不同的副本的最大血管尖端密度的位置密切遵循孤立子峰值位置计算的合奏平均值或通过解决一个替代的确定性描述的密度。简单的孤子集体坐标方程也可以用来确定容器网络对参数变化的响应，从而控制它。
2016-12-30 cond-mat.stat-mech nlin.PS physics.bio-ph
Integrodifference master equation describing actively growing blood vessels in angiogenesis
我们研究了一个系统的粒子在一个二维的几何形状，移动根据加强随机行走的转移概率依赖于反应扩散方程的解决方案的基础领域。一个出生过程和一个历史依赖的杀人过程也被认为是。该系统模拟肿瘤诱导的血管生成，即由肿瘤释放的生长因子诱导的血管形成过程。颗粒代表血管尖端细胞，其轨迹构成生长的血管网络。新的血管出现，并可能在其进化过程中与现有的血管融合。因此，该系统被描述为跟踪的活动提示的密度，计算作为一个整体平均超过许多实现的随机过程。这样的密度满足一个新的离散主方程的源和汇项。汇项与空间相关的适当拟合的杀伤系数成比例。研究两个有影响力的血管生成模型的结果。
2020-09-02 cond-mat.stat-mech math.DS nlin.AO
Modelling pulsatile blood flow through surgically coupled microvascular anastomoses
微血管重建中血管缝合吻合（手术连接）后术后动脉血栓形成的显著发生率引发了UNILINK耦合器等工程解决方案的开发。这些器械降低了血栓形成率，最近的数值研究表明，这是由于与缝合血管相比，吻合部位的剪切应变率降低所致。在这项工作中，我们开发和分析解决微血管吻合问题的第一个数学模型，从而发现使用这些手术耦合装置的血栓形成率可以通过降低连接处壁变形的梯度来进一步降低。
2018-04-17 physics.bio-ph physics.flu-dyn
Three-dimensional Multiscale Model of Deformable Platelets Adhesion to Vessel Wall in Blood Flow
University of Notre Dame（圣母大学）；Indiana University School of Medicine（印第安纳大学医学院）
本文提出一种三维多尺度模型，用于模拟血流中血小板在血管损伤处的受体介导粘附，探讨血小板变形、周围血小板相互作用及GPIbα受体数量对粘附的影响，为药物研发提供预测依据。
2014-04-07 cs.NA math.NA physics.bio-ph
A hierarchy of blood vessel models, Part II: 3D-3D to 3D-1D and 1D
本文严格建立了血管灌注 3D-3D Darcy–Stokes 模型向 3D-1D Darcy–Poiseuille 和 1D Green 函数模型收敛的数学层级关系，并给出 ε^{1/6}|log ε| 的收敛速率。
2025-07-17 math.AP physics.bio-ph physics.flu-dyn
Lingering Dynamics in Microvascular Blood Flow
脊椎动物体内的微血管网络由最小的血管组成，如小动脉、毛细血管和小静脉。红细胞通过这些网络的流动确保了组织中的气体交换以及营养物质的运输。这种血流的任何改变都可能对健康状况产生严重影响。由于这些网络中的血管遵循与RBC直径相似的尺寸，因此细胞尺度上的动态效应起着关键作用。红细胞数值建模的稳步发展，即使在复杂的网络中，也导致了血液动力学领域的新发现，特别是当细胞遇到网络的分支时，关于挥之不去的事件的影响和动态。然而，这些结果还有待于通过对体内延迟实验的详细分析来匹配。为了量化这种在体内实验中的挥之不去的影响，本研究通过活体显微镜和使用植入背皮褶室分析了叙利亚金仓鼠微血管中的分支血管。它还详细分析了分叉血管顶点细胞的这些挥之不去的影响，影响分支中无细胞血流区域的时间分布，甚至在严重情况下导致部分阻塞。
2021-02-25 physics.bio-ph
Anti-margination of microparticles and platelets in the vicinity of branching vessels
我们研究了微粒/血小板在血流中通过复杂的几何形状典型的体内血管网络的边缘化：血管汇合和分叉。使用3D格子玻尔兹曼模拟，我们证实，后面的汇合两个血管的无细胞层没有红细胞的通道中心的发展。尽管它的尺寸很小，约为1微米，但这种中央无细胞层在汇合后持续长达100 $μ$ m。最重要的是，我们从模拟中表明，这一层也含有大量的微粒/血小板，并通过小鼠小静脉中的体内显微镜检查验证了这一结果。然而，在分叉处，不会出现类似的效果，并且边缘化在很大程度上不受几何形状的影响。汇合后朝向血管中心的这种抗边缘化可以解释Woldhuis等人[Am. J.Physiol.262，H1217（1992）]，其中观察到血管壁附近的血小板浓度在血管系统的小动脉侧（包含分叉）上比在小静脉侧（包含汇合）上高得多。
2018-05-11 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.comp-ph
Anomalous angiogenesis in retina
视网膜相关性黄斑变性（AMD）可能导致严重的视力丧失或失明，特别是在老年人中。渗出性AMD的特征在于从黄斑下方生长的血管的血管生成，穿过血液-视网膜屏障（其包括布鲁赫膜（Bruch’s membrane）、BM和视网膜色素沉着上皮RPE），将血液和流体渗漏到视网膜中并敲除光感受器。在这里，我们通过细胞Potts模型模拟了脉络膜血管生成的计算模型，以及BM，RPE细胞，玻璃疣沉积物和光感受器。我们的研究结果表明，改善AMD可能需要修复RPE细胞与BM之间受损的侧向粘附，以及减少影响Notch信号通路的血管内皮生长因子（VEGF）和Jagged蛋白。我们的数值模拟表明，抗VEGF和抗Jagged疗法可以暂时阻止渗出性AMD，而解决细胞粘附受损的问题可能在更长的时间内更有效。
2021-04-01 cond-mat.soft cond-mat.stat-mech physics.bio-ph
Homogenisation of nonlinear blood flow in periodic networks: the limit of small haematocrit heterogeneity
本文提出一种均质化方法，在红细胞压积小异质性极限下将非线性微循环血流模型提升到宏观尺度，得到耦合的非线性偏微分方程及依赖于红细胞压积的Darcy型渗透率张量，并计算了二维和三维周期性网络的有效渗透率张量，揭示了血管几何统计分布和平均红细胞压积水平对宏观渗透性质的影响。
2024-01-16 cond-mat.soft physics.bio-ph q-bio.TO
A model for red blood cells in simulations of large-scale blood flows
红细胞（RBC）是血液的重要组成部分。本文介绍了一种包含血液颗粒特性的方法，其目的是研究大规模真实血管中的循环。该方法使用的组合的格子玻尔兹曼方法（LBM）占等离子体运动，和一个修改后的分子动力学计划的细胞运动。数值结果说明了质量的模型在再现已知的血液流变学特性，揭示了红细胞结构的壁剪切应力的影响，与心血管疾病的发展的后果。
2011-07-25 cond-mat.soft physics.bio-ph physics.med-ph
Asymptotic nonlinear and dispersive pulsatile flow in elastic vessels with cylindrical symmetry
本文给出了一类新的一维、弱非线性、弱色散方程的渐近推导，该方程模拟了弹性血管中理想流体的流动。耗散效应由于流体的粘性性质也被考虑在内。新模型通过渐近推理验证了其他常用的非色散方程组，并改进了其他用于描述弹性血管中血流的非线性和色散数学模型。新系统的分析研究的基本特性，如线性色散特性，对称性，守恒定律和孤立波。单向模型方程也推导和分析的情况下，恒定半径的船只。通过采用具有有利特性的特定系统来研究大动脉中的血液流动，正在证明模型在实际问题中使用的能力。考虑了两种不同的情况：具有恒定半径的血管和锥形血管。在锥形容器的情况下，可以观察到流量的显著变化。
2018-04-04 physics.bio-ph physics.class-ph physics.comp-ph
Red blood cell partitioning and segregation through vascular bifurcations in a model of sickle cell disease
该计算研究模拟镰状细胞病中正常与镰状红细胞通过血管分叉的动力学，揭示二者相反的分支选择机制及其对壁剪切应力和微血管损伤的影响。
2024-12-23 physics.bio-ph physics.comp-ph
