Det område av mekanik som studerar egenskaperna hos deformation och flöde av verkliga kontinuerliga medier, en av representanterna för vilka är icke-newtonska vätskor med strukturell viskositet, är reologi. I den här artikeln överväger vi blodets reologiska egenskaper. Vad det är kommer att stå klart.
Definition
En typisk icke-Newtonsk vätska är blod. Det kallas plasma om det saknar bildade grundämnen. Serum är plasma som saknar fibrinogen.
Hemorheology, eller reologi, studerar mekaniska mönster, särskilt hur de fysiska och kolloidala egenskaperna hos blod förändras under cirkulationen i olika hastigheter och i olika delar av kärlbädden. Dess egenskaper, blodomloppets funktionella tillstånd, hjärtats kontraktilitet bestämmer blodets rörelse i kroppen. När den linjära flödeshastigheten är låg rör sig blodpartiklarna parallellt med kärlets axel och mot varandra. I detta fall har flödet en skiktad karaktär, och flödet kallas laminärt. Så vad är detreologiska egenskaper? Mer om det senare.
Vad är Reynolds-numret?
I händelse av en ökning av den linjära hastigheten och överskridande av ett visst värde, som är olika för alla kärl, kommer det laminära flödet att övergå i en virvel, kaotisk, kallad turbulent. Övergångshastigheten från laminär till turbulent rörelse bestämmer Reynolds-talet, vilket är cirka 1160 för blodkärl. Enligt Reynolds-tal kan turbulens bara uppstå på de platser där stora kärl förgrenar sig, såväl som i aortan. Vätska rör sig laminärt genom många kärl.
Hastighet och skjuvspänning
Inte bara den volymetriska och linjära hastigheten för blodflödet är viktig, två viktiga parametrar kännetecknar rörelsen mot kärlet: hastighet och skjuvspänning. Skjuvspänning kännetecknar kraften som verkar på en enhet av kärlytan i tangentiell riktning mot ytan, mätt i pascal eller dyn/cm2. Skjuvhastigheten mäts i reciproka sekunder (s-1), vilket betyder att det är storleken på gradienten för rörelsehastigheten mellan vätskeskikt som rör sig parallellt per enhetsavstånd mellan dem.
På vilka indikatorer beror reologiska egenskaper?
Förhållandet mellan stress och skjuvhastighet bestämmer blodets viskositet, mätt i mPas. För en fast vätska beror viskositeten på skjuvhastighetsintervallet 0,1-120s-1. Om skjuvhastigheten är >100s-1 ändras viskositeten inte så tydligt, och efter att ha nått skjuvhastigheten på 200s-1 nästan nejhåller på att förändras. Värdet som mäts vid hög skjuvhastighet kallas asymptotiskt. De huvudsakliga faktorerna som påverkar viskositeten är cellelementens deformerbarhet, hematokrit och aggregering. Och med tanke på att det finns mycket fler röda blodkroppar jämfört med blodplättar och vita blodkroppar, bestäms de främst av röda blodkroppar. Detta återspeglas i blodets reologiska egenskaper.
Viskositetsfaktorer
Den viktigaste faktorn som bestämmer viskositeten är volymkoncentrationen av röda blodkroppar, deras genomsnittliga volym och innehåll, detta kallas hematokrit. Den är cirka 0,4-0,5 l/l och bestäms genom centrifugering från ett blodprov. Plasma är en newtonsk vätska, vars viskositet bestämmer sammansättningen av proteiner, och det beror på temperaturen. Viskositeten påverkas mest av globuliner och fibrinogen. Vissa forskare tror att en viktigare faktor som leder till en förändring i plasmaviskositeten är förhållandet mellan proteiner: albumin / fibrinogen, albumin / globuliner. Ökningen sker under aggregation, bestäms av det icke-newtonska beteendet hos helblod, vilket bestämmer röda blodkroppars aggregationsförmåga. Fysiologisk aggregation av erytrocyter är en reversibel process. Det är vad det är - blodets reologiska egenskaper.
Bildandet av aggregat av erytrocyter beror på mekaniska, hemodynamiska, elektrostatiska, plasma och andra faktorer. Nuförtiden finns det flera teorier som förklarar mekanismen för erytrocytaggregation. Den mest kända idag är överbryggningsteorin.mekanismen genom vilken broar från stora molekylära proteiner, fibrinogen, Y-globuliner adsorberas på ytan av erytrocyter. Nettoaggregationskraften är skillnaden mellan skjuvkraften (orsakar sönderdelning), det elektrostatiska repulsionsskiktet av erytrocyter, som är negativt laddade, och kraften i bryggorna. Mekanismen som är ansvarig för fixeringen av negativt laddade makromolekyler på erytrocyter, det vill säga Y-globulin, fibrinogen, är ännu inte helt klarlagd. Det finns en åsikt att molekylerna är länkade på grund av de spridda van der Waals-krafterna och svaga vätebindningar.
Vad hjälper till att bedöma blodets reologiska egenskaper?
Varför sker erytrocytaggregation?
Förklaring av erytrocytaggregation förklaras också av utarmning, frånvaron av högmolekylära proteiner nära erytrocyter, i samband med vilken en tryckväxelverkan uppträder, liknande till sin natur det osmotiska trycket i en makromolekylär lösning, vilket leder till konvergens av suspenderade partiklar. Dessutom finns det en teori som kopplar erytrocytaggregation med erytrocytfaktorer, vilket leder till en minskning av zetapotentialen och en förändring av erytrocyternas metabolism och form.
På grund av förhållandet mellan viskositeten och aggregationsförmågan hos erytrocyter, för att bedöma blodets reologiska egenskaper och egenskaperna hos dess rörelse genom kärlen, är det nödvändigt att utföra en omfattande analys av dessa indikatorer. En av de vanligaste och ganska tillgängliga metoderna för att mäta aggregering är bedömningen av erytrocythastighetensedimentation. Den traditionella versionen av detta test är dock inte särskilt informativ, eftersom den inte tar hänsyn till reologiska egenskaper.
Mätmetoder
Enligt studier av blodets reologiska egenskaper och faktorer som påverkar dem kan man dra slutsatsen att bedömningen av blodets reologiska egenskaper påverkas av aggregationstillståndet. Nuförtiden ägnar forskare mer uppmärksamhet åt studiet av de mikroreologiska egenskaperna hos denna vätska, men viskometri har inte heller förlorat sin relevans. De viktigaste metoderna för att mäta egenskaperna hos blod kan delas in i två grupper: med ett homogent spännings- och töjningsfält - konplan, skiva, cylindriska och andra reometrar med olika geometri av arbetsdelarna; med ett fält av deformationer och spänningar relativt inhomogena - enligt registreringsprincipen för akustiska, elektriska, mekaniska vibrationer, enheter som fungerar enligt Stokes-metoden, kapillära viskosimeter. Så här mäts de reologiska egenskaperna hos blod, plasma och serum.
Två typer av viskosimeter
Två typer av viskosimeter är för närvarande de mest utbredda: roterande och kapillär. Viskosimeter används också, vars inre cylinder flyter i vätskan som testas. Nu är de aktivt engagerade i olika modifieringar av rotationsreometrar.
Slutsats
Det är också värt att notera att de märkbara framstegen i utvecklingen av reologisk teknologi bara gör det möjligt att studera biokemiska och biofysiskablodegenskaper för att kontrollera mikroreglering vid metabola och hemodynamiska störningar. Ändå är utvecklingen av metoder för analys av hemorheologi, som objektivt skulle återspegla den newtonska vätskans aggregation och reologiska egenskaper, för närvarande relevant.
