…. cunoașterea fundamentală a fluidodinamicii conținutului gastric este esențială pentru a înțelege și a modela descompunerea structurilor alimentare și eliberarea consecutivă de nutrienți în timpul digestiei. Noile tehnologii de imagistică au permis recent vizualizarea in-vivo a diferitelor funcții gastrice ; informații care au fost utilizate cu succes pentru a dezvolta o nouă generație de sisteme in vitro care oferă oportunități unice de a analiza descompunerea structurilor alimentare în diferite condiții fiziologice . Cu toate acestea, din cauza geometriei și motilității complexe a stomacului uman, caracterizarea experimentală a comportamentului local, instantaneu și tridimensional al fluxurilor gastrice nu a fost posibilă până în prezent. Scopul acestei lucrări a fost de a dezvolta un model CFD (computational fluid dynamic) 3-D al geometriei și motilității gastrice în timpul digestiei și de a-l utiliza pentru a analiza comportamentul local al fluxului și mișcarea particulelor alimentare discrete, în asociere cu fluide cu proprietăți reologice diferite. Nu există o descriere unică a dimensiunii sau formei stomacului uman. Geometria sa variază semnificativ între indivizi și este, de asemenea, influențată continuu de un număr mare de factori biologici . Pe baza acestei observații, a fost dezvoltat un model 3D simplificat, capabil să reproducă dimensiunea medie a unui stomac uman în perioada postprandială . După cum se arată în Fig. 1, modelul descrie stomacul ca un organ în formă de „J” cu o curbură mai mare de 34 cm, un diametru transversal maxim de 10 cm, un diametru al sfincterului pilorului de 1,2 cm și o capacitate de 0,9 L. Detalii privind construcția și schema de ochiuri a modelului sunt furnizate de Ferrua și Singh . Imediat după ce mănâncă, o „relaxare receptivă” a peretelui proximal permite stomacului să primească și să stocheze masa ingerată fără o creștere semnificativă a presiunii gastrice . Acest răspuns este apoi menținut de o „relaxare adaptivă” care modulează tonusul gastric ca răspuns la proprietățile specifice ale mesei , și se presupune că afectează distribuția și golirea conținutului gastric . Aceste răspunsuri (cunoscute sub numele de „acomodare gastrică”) au fost analizate în termeni de modificări globale ale volumului gastric , dar până în prezent nu a fost publicată nicio caracterizare precisă a dinamicii lor. Un alt răspuns motor în timpul perioadei postprandiale este propagarea unei serii de valuri de contracții peristaltice regulate (ACW) de amplitudine crescândă. Aceste valuri, care își au originea la nivelul stimulatorului gastric și se propagă spre pilorus, ar trebui să dezvolte mișcările intragastrice care favorizează dezintegrarea chimică și mecanică a structurilor alimentare, iar efectul lor asupra golirii gastrice a lichidelor este încă dezbătut în prezent . Spre deosebire de „acomodarea gastrică”, dinamica ACW-urilor a fost caracterizată cu succes prin utilizarea tehnicilor avansate de RMN . Pe baza dinamicii ACW-urilor furnizate de Pal și colab. , propagarea ACW-urilor a fost simulată numeric prin dezvoltarea unui algoritm care a identificat și relocalizat fiecare nod al domeniului de calcul în funcție de timp. În special, ACW-urile au fost inițiate la fiecare 20s la 15,1 cm de la pilorus, s-au propagat cu o viteză liniară orizontală constantă de 0,23 cm.s-1, lățimea lor a fost presupusă a fi constantă și egală cu 2,0 cm de-a lungul liniei centrale a stomacului, iar ocluzia lor relativă a atins o valoare de 80% la 1,5 cm de la pilorus (Fig. 2). Deoarece stomacul a fost modelat ca un sistem de curgere închis și incompresibil, pentru a asigura continuitatea, au fost definite o serie de contracții tonice pentru a compensa variația capacității stomacului cauzată de ACWs . S-a presupus că aceste contracții deformează circumferențial peretele proximal al stomacului, cu procente de contracție/expansiune care cresc liniar de la 0 % (la mijlocul corpului) la o valoare maximă în funcție de timp de până la 8 % (în partea superioară a fundului). Fluidodinamica fluxurilor gastrice a fost presupusă incompresibilă și laminară și a fost modelată prin rezolvarea echilibrelor de continuitate și de moment dat de ecuațiile 1 și 2, …
.