Přejít k obsahu


A mathematical model of the carp heart ventricle during the cardiac cycle

Citace:
KOCHOVÁ, P., CIMRMAN, R., ŠTENGL, M., OŠŤÁDAL, B., TONAR, Z. A mathematical model of the carp heart ventricle during the cardiac cycle. JOURNAL OF THEORETICAL BIOLOGY, 2015, roč. 373, č. May 01, s. 12?25. ISSN: 0022-5193
Druh: ČLÁNEK
Jazyk publikace: eng
Anglický název: A mathematical model of the carp heart ventricle during the cardiac cycle
Rok vydání: 2015
Autoři: Ing. Petra Kochová Ph.D. , Ing. Robert Cimrman Ph.D. , Milan Štengl , Bohuslav Ošťádal , Doc. MUDr. et Mgr. Zbyněk Tonar Ph.D.
Abstrakt CZ: Srdce studenokrevných živočichů se zdá být vhodným modelem pro studium některých mechanismů adaptace savčího srdce v raném stádiu vývoje. V naší studii jsme stanovili morfologické parametry kapřího srdce (Cyprinus carpio L.) v diastole: poloměr srdce (5.73 mm), tloušťku kompakty (0.50 mm) a spongiosy (4.34 mm); a ve dvou stavech (systola, diastola): objemový podíl kompakty (20.7% systola, 19.6% diastola), spongiosy (58.9% systola, 62.8% diastola), trabekul (37.8% systola, 28.6% diastola) and dutin (41.5% systola, 51.9% diastola) uvnitř srdeční komory; objemový podíl trabekul (64.1% systola, 45.5% diastola) a sinusů (35.9% systola, 54.5% diastola) uvnitř spongiosy; poměr objemu kompakty a spongiosy (0.35 systola, 0.31 diastola); poměr kompakty a trabekul (0.55 systola, 0.69 diastola) a povrchovou hustotu trabekul (0.095 ?m-1 systola, 0.147 ?m-1 diastola). Rovněž jsme vytvořili matematický model kapřího srdce založený na reálných morfologických datech, abychom simulovali, jak poměr kompakta/spongiosa, permeabilita spongiosy a objemový podíl sinusů a trabekul ve spongiose ovlivňují tepový objem, tepovou práci, ejekční frakci a p-V diagram. Nárůst permeability vede v nárůstu a následnému poklesu tepového objemu a práce a nárůstu ejekční frakce. Nárůst hmoty spongiosy vede k nárůstu tepového objemu, tepové práce a ejekční frakce. Poměrové změny objemu sinusů a trabekul ve spongiose ukázaly, že při nárůstu objemového podílu sinusů dojde k nárůstu tepového objemu a práce a poklesu ejekční frakce.
Abstrakt EN: The poikilothermic heart has been suggested as a model for studying some of the mechanisms of early postnatal mammalian heart adaptations. We assessed morphological parameters of the carp heart (Cyprinus carpio L.) with diastolic dimensions: heart radius (5.73 mm), thickness of the compact (0.50 mm) and spongy myocardium (4.34 mm), in two conditions (systole, diastole): volume fraction of the compact myocardium (20.7% systole, 19.6% diastole), spongy myocardium (58.9% systole, 62.8% diastole), trabeculae (37.8% systole, 28.6% diastole), and cavities (41.5% systole, 51.9% diastole) within the ventricle; volume fraction of the trabeculae (64.1% systole, 45.5% diastole) and sinuses (35.9% systole, 54.5% diastole) within the spongy myocardium; ratio between the volume of compact and spongy myocardium (0.35 systole, 0.31 diastole); ratio between compact myocardium and trabeculae (0.55 systole, 0.69 diastole); and surface density of the trabeculae (0.095 ?m-1 systole, 0.147 ?m-1 diastole). We created a mathematical model of the carp heart based on actual morphometric data to simulate how the compact/spongy myocardium ratio, the permeability of the spongy myocardium, and sinus-trabeculae volume fractions within the spongy myocardium influence stroke volume, stroke work, ejection fraction and p-V diagram. Increasing permeability led to increasing and then decreasing stroke volume and work, and increasing ejection fraction. An increased amount of spongy myocardium led to an increased stroke volume, work, and ejection fraction. Varying sinus-trabeculae volume fractions within the spongy myocardium showed that an increased sinus volume fraction led to an increased stroke volume and work, and a decreased ejection fraction.
Klíčová slova

Zpět

Patička