Численное моделирование распределения кислотности в антродуоденуме для идентификации аномальных зон при употреблении напитков с различным уровнем pH

Описывается математическая модель многофазного течения в антродуоденуме и ее применение для прогнозирования характеристик пищеварительного процесса, в том числе для определения уровня pH. Предлагаемая подмодель антродуоденальной области желудочно-кишечного тракта разрабатывается в рамках математической многоуровневой модели эволюции поврежденности критических органов и систем организма человека при воздействии факторов риска. В подмодель введена поврежденность для нескольких участков тракта (тела желудка, антрума, дуоденума), поджелудочной железы и печени по трем функциям (моторной, секреторной и всасывательной). Математическая постановка задачи включает в себя запись уравнений сохранения массы и импульса для смеси жидких несжимаемых фаз, соотношений для вектора интенсивности потока массы за счет диффузионных процессов, соотношений для массовых источников за счет реакций, секреции и всасывания компонент, растворения пищи, начальных и граничных условий. Получены результаты численного эксперимента в случае употребления напитка c разным уровнем pH (2,3; 3,5; 7), которые показывают аномальное значительное повышение кислотности в области пилорического отверстия и луковицы двенадцатиперстной кишки при приеме напитка с уровнем pH равным 2,3. Представленные в работе результаты вносят вклад в развитие направления математического моделирования для описания многофазных течений в биоканалах переменной формы. Показано соответствие полученных уровней кислотности в различных участках антродуоденума иным опубликованным экспериментальным данным. В перспективе модель может быть применена для прогнозирования рисков развития поражений двенадцатиперстной кишки с выявлением областей их локализации при воздействии негативных факторов.