A dynamic simulation model for long-term hypertension progression

Abstract

Uzun dönemde yüksek tansiyon ilerlemesi üzerine bir dinamik simulasyonmodeliTansiyon insanın yaşam süreci boyunca bir yükselme dinamiği göstermektedir. Budavranışı açıklamaya çalışan en belli başlı teoriler böbrek bazlı bir bakış açısından konuyayaklaşmaktadırlar. Renal arterioldeki yapısal daralmalar ya da nefron kaybı bu büyümedavranışına sebep olduğu düşünülen başlıca etkenlerdir. Tansiyonun büyüme dinamiklerinimodelleyebilmenin en uygun yolu konuyu uzun dönemli bir kapasite kontrol problemiolarak kavramsallaştırmaktır.Bu tezin amacı, tansiyonun sağlıklı ve hipertansif hastalarda uzun dönemdegelişimini gerçekçi bir biçimde üreten bir dinamik benzetim modeli kurmaktır. Bu amaçlaarteriollerde yapı değişimi ve nefron kaybına sebep olan sistemik ilişkilere odaklanan birsistem dinamiği modeli kurulmuştur. Bu hastalıklı süreçler ile, renal arteriollerdekifonksiyonel değişimleri yöneterek kan basıncını kontrol eden geri besleme mekanizmasıentegre edilmiştir. Model, normal tansiyonlu ve yüksek tansiyonlu denekler için tansiyon,vücud sıvısı, kandaki renin, normal ve yapısı değişmiş nefronların dağılımı gibideğişkenlerin davranışını gerçekçi bir şekilde üretebilmektedir. Modelin ürettiği referansdavranışlar, hipertansif ve sağlıklı örneklerde tansiyonun ilerlemesini farklı kılanözellikleri göstermektedir. Yapılan benzetim deneyleri göstermiştir ki, yapısı değişmişarteriollerin sayısının zaman içindeki gelişimini denetlemek, uzun dönemli tansiyonilerlemesini kontrol etmenin ana unsurlarından biri olmalıdır. Yapısı değişmiş arteriolsayısının iyi denetlenmesi durumunda primer hipertansif hastalarda tansiyonun normalseviyelere indirilebildiği ve yeterli sıvı atımı kapasitesine sahip olma ömrünün uzadığıgörülmüştür. Model ile yapılmış olan senaryo benzetimleri, böyle etken stratejilerle,başarısız olanların farklarını ortaya çıkarmaktadır.

A dynamic simulation model for long-term hypertension progressionDynamics of blood pressure over the life span of human beings demonstrates agrowth path. The most significant theories which aim to explain this trend adopt a kidney-dependent approach. Structural reductions in the size of renal arterioles (vascularremodeling) and loss of nephrons are considered to be primarily responsible for theprogressive increase in blood pressure. Dynamics of progression of blood pressure canmost suitably be modeled by conceptualizing the problem as a long-term control of fluidexcretion capacity.The goal of this thesis is to construct a dynamic simulation model that canrealistically reproduce the long-term progression of blood pressure in healthy and inhypertensive subjects. For this purpose, a system dynamics model is built which focuses onsystemic interactions that result in vascular remodeling in renal arterioles and loss ofnephrons. These hypertensive mechanisms are integrated with a blood pressure controlmechanism responsible for functional vasodilation of renal arterioles. For both normal andhypertensive subjects the model realistically reproduces the behavior of blood pressure,fluid volume, plasma renin and distribution of normal and remodeled nephrons. Thereference behaviors of the model point out a number of important characteristics thatdifferentiate blood pressure progression in essential-hypertensive and normal subjects.Experiments demonstrate that management of the number of remodeled arterioles overtime should be an essential task in long-term blood pressure progression control. Withproper control of remodeled arterioles, blood pressure of essential hypertensive subjectscan be reduced back to normal and the longevity of adequate fluid excretion capacity canbe greatly improved. Scenario runs with the simulation model help distinguish suchsuccessful policies from the ineffective interventions.