血流中黑色素瘤附着血管壁的水动力学过程与流场分析

发布时间：2017-09-13 13:33

  本文关键词：血流中黑色素瘤附着血管壁的水动力学过程与流场分析

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【摘要】：肿瘤细胞通过体内循环系统进行转移,在其外渗阶段它与血管壁内皮细胞层的粘附是非常关键的步骤。已有的研究表明,多形核白细胞在肿瘤细胞的粘附过程中扮演了十分重要的角色。本文以黑色素瘤细胞为对象,研究了肿瘤细胞在围绕着附着在血管壁面的白细胞的运动过程中,周围的流场水动力学环境特别是局部的流场速度剪切率对附着的影响。这对于深入理解肿瘤细胞的内在转移机制和研究相应的治疗手段有着重要的意义。本文以商用计算流体软件Fluent为平台,建立起了一个包括管壁、多形核白细胞和黑色素肿瘤细胞在内的三维数值计算模型。首先对肿瘤细胞相对白细胞多个特殊位置时的流动情况进行了研究,分析了细胞间相对位置的改变对于流场剪切率的影响。其结果较好地符合有关的体外实验数据,证明了数值计算的可行性和有效性。在此基础上,采用准定常描述方法模拟了未考虑细胞表面生物化学键的作用时血液流驱动下的肿瘤细胞在附着于血管的白细胞壁面上的运动过程。研究了在不同剪切来流条件下,肿瘤细胞从白细胞对称面接近附着的白细胞时的动力学特性。结果表明不同剪切来流驱动下的肿瘤细胞相对于白细胞会发生脱离和保持附着两种运动。最后研究了不同初始位置的肿瘤细胞从侧面接近白细胞并与之发生接触,或是恰好从白细胞的侧面滑过而未发生接触时的情况。分析在此过程中的肿瘤细胞运动特性和流动环境。与细胞间发生正面接触运动时的情况进行对比发现:侧面接近的肿瘤细胞的运动特性更为复杂,从而从水动力学角度说明了流动剪切率会对癌细胞与白细胞的粘附产生重要影响。
【关键词】：黑色素肿瘤细胞 白细胞 准定常描述 动力学特性 剪切率 数值模拟
【学位授予单位】：上海交通大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2013
【分类号】：R739.5;O35
【目录】：

• 摘要3-4
• ABSTRACT4-8
• 第1章 绪论8-15
• 1.1. 研究背景8-11
• 1.1.1. 肿瘤及其转移8-10
• 1.1.2. 生物力学与微血管流动10-11
• 1.2. 相关研究现状11-13
• 1.3. 本文主要工作13-15
• 第2章 生物力学模型和数值方法15-23
• 2.1. 流动腔几何模型15-16
• 2.2. 细胞几何模型16-17
• 2.3. 基本方程17-18
• 2.3.1. 流场控制方程17
• 2.3.2. 细胞动力学方程17-18
• 2.4. CFD及相关软件介绍18-20
• 2.4.1. Gambit软件19
• 2.4.2. Fluent软件19-20
• 2.5. 离散方法20-21
• 2.6. SIMPLE算法21-23
• 第3章 肿瘤细胞固定时的水动力学分析23-37
• 3.1. 引言23
• 3.2. 数值计算模型23-27
• 3.2.1. 求解域的确立23-24
• 3.2.2. 边界条件24-26
• 3.2.3. 网格划分26-27
• 3.3. 单个细胞情形时流场分析27-31
• 3.3.1. 细胞上方区域内的速度分布27-29
• 3.3.2. 细胞顶部位置的速度剪切情况29-31
• 3.4. 多细胞情况时的流场分析31-37
• 3.4.1. 细胞上方区域内的速度分布32-34
• 3.4.2. 细胞顶部位置的速度剪切情况34-37
• 第4章 肿瘤细胞附着过程水动力学分析37-64
• 4.1. 引言37
• 4.2. 肿瘤细胞正面接近并脱离白细胞37-44
• 4.2.1. 肿瘤细胞的初始位置37-38
• 4.2.2. 肿瘤细胞运动过程示意图38-39
• 4.2.3. 计算结果分析39-44
• 4.3. 肿瘤细胞正面接近并附着白细胞44-48
• 4.3.1. 肿瘤细胞运动示意图44-45
• 4.3.2. 计算结果分析45-48
• 4.4. 肿瘤细胞侧面接近并脱离白细胞48-55
• 4.4.1. 肿瘤细胞的初始位置48
• 4.4.2. 肿瘤细胞运动过程示意图48-49
• 4.4.3. 计算结果分析49-55
• 4.5. 肿瘤细胞侧面接近并滑过白细胞55-64
• 4.5.1. 肿瘤细胞的初始位置55-56
• 4.5.2. 肿瘤细胞运动过程示意图56-57
• 4.5.3. 计算结果分析57-64
• 第5章 结论与展望64-66
• 5.1. 结论64-65
• 5.2. 研究展望65-66
• 参考文献66-68
• 致谢68-70

【参考文献】

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1 王企鲲;孙仁;;管流中颗粒“惯性聚集”现象的研究进展及其在微流动中的应用[J];力学进展;2012年06期

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本文编号：843997