毛细淋巴管—组织间隙的液体传质渗流模型

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毛细淋巴管是淋巴系统中最基础的组成部分,无论从解剖学还是从生理学的角度来看,研究淋巴系统都必须从了解毛细淋巴管开始,毛细淋巴管是淋巴管道的起始端,位于组织间隙内,它以膨大的盲端起始,互相吻合成毛细淋巴网,然后汇入淋巴管。由于毛细淋巴管的特殊结构,它比毛细血管具有较大的通透性,蛋白质、细胞碎片、异物、细菌和肿瘤细胞等容易进入毛细淋巴管。因此,研究毛细淋巴管的渗流有助于对医学的发展,尤其是对由淋巴管引起的疾病的诊断与防治技术的进步,都具有极其重要的意义。关于淋巴液在毛细淋巴管内的流动问题,从医学、生理学和一般生物流体力学的角度进行的研究工作已经有很多,但从多孔介质的角度作为生物渗流进行的研究工作还是很少的。本文中采用了鼠、兔、猪的一些器官中的毛细淋巴管的电镜图像,并以此基础对这些毛细淋巴管的孔径和比面进行分析研究,然后通过这些结果来进一步了解人体内相应的器官中的毛细淋巴管的情况。结果表明,这些毛细淋巴管都具备了多孔介质的必要条件,即孔径微小,比面很大,因此可以认为毛细淋巴管的确是多孔介质,而毛细淋巴管中的淋巴液的流动也的确属于渗流流动,其流动力学可作为渗流力学进行研究。在本文中,把组织液和毛细淋巴管分成空间两个受不同的物理渗流方程控制的区域,在其交界面处,两个区的流动不相互连续。交接面处由Starling公式控制进行物质交换。考虑到上述的内容,因此在建立渗流模型时分两个部分,即第一部分为毛细淋巴管内的淋巴液的渗流模型,第二部分为组织液在组织内部的渗流模型。在求解中,第一部分通过解常微分方程就可以得到精确解,从计算结果可以看出,毛细淋巴管内的淋巴液向组织的渗流从整体上符合Starling定律。对于第二部分,用COMSOL软件进行数值模拟,得出的结论与人体内淋巴系统的体循环机制基本上一致,说明了本文建立的组织液的渗流模型是合理的。
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