ISSN Print 2306-6326
ISSN Online 2713-2773
НАУЧНО-ПРАКТИЧЕСКИЙ РЕЦЕНЗИРУЕМЫЙ ЖУРНАЛ ФМБА РОССИИ
Существующие модели кровообращения печени варьируются от полноразмерных, представляющих целостную архитектуру кровообращения до микроциркуляторных. Виртуальные сети печени сочетают биологию с механикой жидкости и массопереносом в качестве нового подхода к физиологическим моделям. Однако эти модели, независимо от их уровня сложности, носят описательный характер. Отсутствует подход, который позволил бы предсказать архитектуру потока печеночного кровообращения: трансплантация или резекция печени с целью лечения опухолей печени может привести к печеночной недостаточности с катастрофическими последствиями, в случае отсутствия контроля за артериальным давлением.
Сосудистая сеть печени уникальна относительно других органов, поскольку состоит из трех основных сетей - двух входов и одного выхода. Две входные сети, а именно, печеночная артерия и воротная вена, проходят параллельно. Печеночная артерия поставляет в печень насыщенную кислородом кровь, а воротная вена - дезоксигенированную кровь, которые затем смешиваются в синусоидах. Синусоиды равномерно распределены по всему объему печени, составляя трехмерную микроциркуляторную сеть, образующую решетку между рядами клеток, в основном гепатоцитов. Синусоиды вместе с гепатоцитами образуют мельчайшие единицы печени - дольки. Долька считается функциональной единицей печени, элементарной системой. Дольки классически представлены призматическими объемами гексагонального поперечного сечения с одной триадой, состоящей из печеночной артерии, воротной вены и желчного протока в каждом из 6 углов шестиугольника, а также центральной вены вдоль оси дольки. Центральные вены или печеночные вены собирают кровь и направляют ее в нижнюю полую вену.
Авторами предложен подход, при котором печень представляется как структура, состоящая из двух параллельно идущих деревьев (печеночная артерия и воротная вена) в сочетании с деревом печеночной вены. Предсказаны основные геометрические характеристики печени: отношение диаметров каждого дерева имеет уникальное значение и подчиняется закону Гесса-Мюррея; отношение длин каналов каждого дерева аналогично соотношению диаметров и соответствует принципу равнораспределения термодинамических дефектов; микроциркуляция происходит через дольки, шестиугольная форма которых соответствует минимальному гидравлическому сопротивлению; транспортировка крови через дольки ведет себя как поток через пористую систему, прогнозируемая общая проницаемость согласуется с данными, доступными в литературе.
Данная работа раскрывает структуру системы кровообращения печени как комбинацию наложенных друг на друга древовидных сетей и пористой системы. Предложена основа для прогнозирования кровообращения печени, что может помочь хирургам в принятии решений до и во время трансплантации.