… onderbouwende kennis van de vloeistofdynamica van de maaginhoud is van cruciaal belang om de afbraak van voedselstructuren en de daaruit voortvloeiende afgifte van nutriënten tijdens de spijsvertering te begrijpen en te modelleren. Nieuwe beeldvormingstechnologieën hebben onlangs de in-vivo visualisatie van verschillende maagfuncties mogelijk gemaakt; informatie die met succes is gebruikt om een nieuwe generatie in-vitro systemen te ontwikkelen die unieke mogelijkheden bieden om de afbraak van voedselstructuren onder verschillende fysiologische omstandigheden te analyseren. Echter, als gevolg van de complexe geometrie en motiliteit van de menselijke maag, de experimentele karakterisering van de lokale, instantane en 3-D gedrag van de maag stromen is tot nu toe niet mogelijk geweest. Het doel van dit werk was een 3D computationeel vloeistofdynamisch (CFD) model te ontwikkelen van de geometrie en motiliteit van de maag tijdens de spijsvertering, en het te gebruiken om het lokale stromingsgedrag en de beweging van discrete voedseldeeltjes te analyseren, in associatie met vloeistoffen met verschillende reologische eigenschappen. Er bestaat geen unieke beschrijving van de grootte of vorm van de menselijke maag. De geometrie varieert aanzienlijk van individu tot individu, en wordt ook voortdurend beïnvloed door een groot aantal biologische factoren. Op basis van deze observatie werd een vereenvoudigd 3D-model ontwikkeld, dat de gemiddelde afmeting van een menselijke maag in de postprandiale periode kan weergeven. Zoals blijkt uit fig. 1, toont het model de maag als een “J”-vormig orgaan met een grotere kromming van 34 cm, een maximale transversale diameter van 10 cm, een pylorus sfincter diameter van 1,2 cm, en een capaciteit van 0,9 L. Details betreffende de constructie en het maaswijdte schema van het model worden verstrekt door Ferrua en Singh . Onmiddellijk na het eten, een “receptieve ontspanning” van de proximale wand maakt de maag te ontvangen, en opslag, de ingenomen maaltijd zonder een significante toename van de maag druk. Deze respons wordt vervolgens gehandhaafd door een “adaptieve ontspanning” die de maagtonus moduleert in antwoord op de specifieke eigenschappen van de maaltijd , en men vermoedt dat deze de distributie en lediging van de maaginhoud beïnvloedt . Deze reacties (bekend als “maagaccommodatie”) zijn geanalyseerd in termen van algemene veranderingen in het maagvolume, maar tot dusver is nog geen nauwkeurige karakterisering van hun dynamiek gepubliceerd. Een andere motorische reactie tijdens de postprandiale periode is de voortplanting van een reeks regelmatige peristaltische contractiegolven (ACW) van toenemende amplitude. Van deze golven, die hun oorsprong vinden ter plaatse van de maagpacemaker en zich voortplanten naar de pylorus, wordt verwacht dat zij de intragastrische bewegingen ontwikkelen die de chemische en mechanische desintegratie van voedselstructuren bevorderen; over hun effect op de maaglediging van vloeistoffen wordt momenteel nog gediscussieerd. In tegenstelling tot “gastrische accommodatie”, is de dynamiek van de ACWs met succes gekarakteriseerd door gebruik te maken van geavanceerde MRI technieken . Gebaseerd op de dynamica van de ACWs geleverd door Pal et al. , werd de voortplanting van de ACW numeriek gesimuleerd door het ontwikkelen van een algoritme dat elk knooppunt van het computationele domein identificeerde en verplaatste als een functie van de tijd. In het bijzonder, werden de ACWs geïnitieerd elke 20s op 15,1 cm van de pylorus, werden zij voortgeplant met een constante horizontale lineaire snelheid van 0,23 cm.s-1, werd hun breedte verondersteld constant te zijn en gelijk aan 2,0 cm langs de maag middellijn, en hun relatieve occlusie bereikte een waarde van 80% op 1,5 cm van de pylorus (Fig. 2). Aangezien de maag werd gemodelleerd als een gesloten en onsamendrukbaar stromingssysteem, werd om de continuïteit te verzekeren een reeks tonische contracties gedefinieerd om de variatie in de capaciteit van de maag veroorzaakt door de ACWs te compenseren. Deze contracties werden verondersteld de proximale wand van de maag omtreksgewijs te vervormen, met percentages van contractie/expansie die lineair toenamen van 0% (in het midden van de corpus) tot een tijdsafhankelijke maximumwaarde van maximaal 8% (aan de top van de fundus). De vloeistof-dynamica van de maag stromen werden verondersteld onsamend en laminair, en werden gemodelleerd door het oplossen van de continuïteit en momentum balansen gegeven door vergelijkingen 1 en 2, …