آنالیز سه بعدی حرکت گلبول قرمز در جریان خون با استفاده از روش شبکه بولتزمن، مرز شناور و اجزاء محدود

در پژوهش حاضر رفتار دینامیکی گلبول قرمز در جریان خون به صورت سه بعدی مورد شبیه سازی عددی قرار گرفته است. به دلیل پیچیدگی مسئله، برای شبیه سازی جریان پلاسما از روش شبکه بولتزمن، برای شبیه سازی تغییر شکل پوسته گلبول قرمز و محاسبات نیرو از روش اجزاء محدود و جهت مدل کردن تأثیر متقابل پلاسما و گلبول قرمز از روش مرز شناور استفاده شده است. برای اعتبارسنجی روش عددی، تغییر شکل یک کپسول کروی در جریان برشی نامحدود شبیه سازی شده است. تطابق بسیار خوب نتایج با نتایج تحقیقات پیشین حاکی از دقت روش محاسباتی حاضر است. در گام بعدی پاسخ دینامیکی گلبول قرمز در جریان برشی مورد مطالعه قرار گرفته است. نتایج حاکی از آن است که در نرخ های برش پایین گلبول قرمز دست خوش یک حرکت غلتشی می شود و همانند یک ذره صلب در پلاسما شروع به چرخش می کند، حال آن که در نرخ های برش بالا، گلبول قرمز دارای یک حرکت نوسانی و تغییر شکل پردیودیک می باشد. بررسی حرکت و تغییر شکل گلبول قرمز در داخل مویرگ نشان می دهد که هنگامی که گلبول قرمز به مویرگی با قطر هم مرتبه خود می رسد، پس از تغییر شکل های گذرا، یک شکل تعادلی چتر مانند به خود می گیرد و این هندسه را در طول مسیر حفظ می کند. این تغییر شکل منحصر به فرد باعث می شود که انسدادی در مویرگ ایجاد نشود. در نهایت رسوب یک گلبول قرمز در لوله ای عمودی که با پلاسمای خون پر شده است برای افراد سالم، بیماران دیابتی، کم خونی داسی شکل و کم خونی اسفروسیتوز برای اولین بار شبیه سازی شده و تأثیر پارامترهای موثر در مسئله مورد بررسی قرار گرفته است.