Валова Галина Сергеевна, к.ф.-м.н.
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 15
Galina S. Valova, candidate of physical and mathematical sciences
630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 15
Акулов Андрей Евгеньевич, к.б.н.
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 15;630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3а;630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 10
Andrey E. Akulov, candidate of biological sciences
630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 15;630090, Novosibirsk, Institutskaya st., 3a;630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 10
Богомякова Ольга Борисовна, к.м.н.
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 15;630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3а
Olga B. Bogomyakova, candidate of medical sciences
630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 15;630090, Novosibirsk, Institutskaya st., 3a
Тулупов Андрей Александрович, д.м.н., проф., чл.-корр. РАН
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 15;630090, г. Новосибирск, ул. Институтская, 3а
Andrey A. Tulupov, doctor of medical sciences, professor, corresponding member of the RAS
630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 15;630090, Novosibirsk, Institutskaya st., 3a
Черевко Александр Александрович, к.ф.-м.н.
630090, г. Новосибирск, пр. Академика Лаврентьева, 15
Alexander A. Cherevko, candidate of physical and mathematical sciences
630090, Novosibirsk, Academika Lavrentieva ave., 15
Цель исследования – сопоставить результаты математического моделирования зависимости между размерами желудочков головного мозга и капиллярным давлением у людей и животных на основе уравнений многокомпонентной пороупругой фильтрации для паренхимы головного мозга. Материал и методы. Рассмотрены две группы животных по четыре самца мышей инбредных линий C57Bl/6 и BALB/c в возрасте 12 недель и группа из четырех человек – здоровых добровольцев. Изображения головного мозга и ликворной системы мышей получены с помощью горизонтального МР-томографа 11,7 Тл, обследование группы людей выполнено на МРтомографе Ingenia 3,0 Тл. В качестве геометрии для математического моделирования выбран аксиальный срез на уровне –0,5 мм от брегмы в группах мышей и фронтальный срез на уровне середины тел боковых и третьего желудочков, кзади от отверстий Монро, у людей. Моделирование выполнено на основе стационарной математической модели многокомпонентной пороупругой фильтрации. Для сопоставления полученных результатов построена множественная линейная регрессия среднего смещения стенки желудочков на параметры взаимодействия жидких сред. Сравнение коэффициентов регрессии проведено с применением непараметрического дисперсионного анализа на основе критерия Краскела – Уоллиса и апостериорного критерия Данна с поправкой Холма. Результаты. Продемонстрировано качественное совпадение поведения капиллярного давления и среднего смещения стенки желудочков для группы людей и групп мышей. Достоверных различий между двумя линиями животных не обнаружено. Для животных, характеризующихся малыми размерами желудочков (BALB/c), наблюдается большее сходство с людьми, чем для генетической линии с гипертрофированными желудочками (C57Bl/6). Значительное отличие между людьми и мышами наблюдается только для капиллярно-венозного взаимодействия. Заключение. Низкая дисперсия внутри групп и имеющееся незначительное расхождение между ними указывают на возможность при дальнейшем накоплении эмпирических данных установления поправочных коэффициентов модели для животных, что приведет ее в большее соответствие с моделью для людей. Проанализированные модели в достаточной мере сопоставимы между собой.
Aim of the study was to compare the results of mathematical modelling of the dependence between brain ventricle size and capillary pressure for humans and animals based on the equations of multicomponent poroelastic filtration for brain parenchyma. Material and methods. The study included two groups of animals - 4 male mice of each inbred line C57Bl/6 and BALB/C at the age of 12 weeks – and 4 healthy volunteers. The brain and cerebrospinal fluid system images of mice were obtained using an 11.7 T horizontal MR scanner, group of humans were examined using the Ingenia 3.0 T MRI scanner. An axial section at the level of –0.5 mm from bregma in the mouse groups and a frontal slice at the level of the middle of the bodies of the lateral and third ventricles, posterior to the foramen of Monroe in the human group were chosen as the geometry for mathematical modelling. Mathematical modelling is based on the stationary mathematical model of multicomponent poroelastic filtration. Multiple linear regression of mean ventricular wall displacement on fluid media interaction parameters was constructed to compare results obtained. Regression coefficients were compared using nonparametric analysis of variance based on the Kraskell–Wallis criterion and post-hoc Dunn’s criterion with Hill’s correction Results. A qualitative coincidence in the behavior of capillary pressure and mean ventricular wall displacement was demonstrated for the human and mouse groups. No significant differences were found between the two animal lines. For the animals characterized by small ventricular size (BALB/c), greater similarity to humans is observed than for the genetic line with hypertrophied ventricles (C57Bl/6). A significant difference between humans and mice is observed only for capillary-venous interaction. Conclusions. The low variance within groups and insignificant discrepancy between groups indicate the possibility of further accumulation of empirical data to establish correction coefficients of the animal model, which will bring it more in line with the model for humans. Thus, the analyzed models are sufficiently comparable with each other.
The authors declare that there are no conflicts of interest present.