Oblast mechaniky, která studuje rysy deformace a proudění skutečných spojitých médií, jejichž jedním z představitelů jsou nenewtonské kapaliny se strukturní viskozitou, je reologie. V tomto článku uvažujeme o reologických vlastnostech krve. Co to je, se ukáže.
Definice
Typickou nenewtonskou tekutinou je krev. Nazývá se plazma, pokud neobsahuje formované prvky. Sérum je plazma, která postrádá fibrinogen.
Hemoreologie neboli reologie studuje mechanické vzorce, zejména to, jak se fyzikální a koloidní vlastnosti krve mění během oběhu různou rychlostí a v různých částech cévního řečiště. Jeho vlastnosti, funkční stav krevního řečiště, kontraktilita srdce určují pohyb krve v těle. Když je lineární rychlost proudění nízká, částice krve se pohybují rovnoběžně s osou cévy a směrem k sobě. Proudění má v tomto případě vrstvený charakter a proudění se nazývá laminární. Takže co jsoureologické vlastnosti? Více o tom později.
Jaké je Reynoldsovo číslo?
V případě zvýšení lineární rychlosti a překročení určité hodnoty, která je pro všechny nádoby odlišná, se laminární proudění změní ve vír, chaotický, nazývaný turbulentní. Rychlost přechodu z laminárního na turbulentní pohyb určuje Reynoldsovo číslo, které je pro cévy přibližně 1160. Podle Reynoldsových čísel se turbulence může vyskytovat pouze v těch místech, kde se velké cévy větví, stejně jako v aortě. Tekutina se pohybuje laminárně mnoha cévami.
Rychlost a smykové napětí
Nejen objemová a lineární rychlost průtoku krve je důležitá, další dva důležité parametry charakterizují pohyb směrem k cévě: rychlost a smykové napětí. Smykové napětí charakterizuje sílu působící na jednotku povrchu cévy v tečném směru k povrchu, měřeno v pascalech nebo dynech/cm2. Smyková rychlost se měří v reciprokých sekundách (s-1), což znamená, že jde o velikost gradientu rychlosti pohybu mezi vrstvami tekutiny pohybující se paralelně na jednotku vzdálenosti mezi nimi.
Na jakých ukazatelích závisí reologické vlastnosti?
Poměr napětí ke smykové rychlosti určuje viskozitu krve, měřenou v mPas. Pro pevnou kapalinu závisí viskozita na rozsahu smykové rychlosti 0,1-120s-1. Pokud je smyková rychlost >100s-1, viskozita se nemění tak výrazně a po dosažení smykové rychlosti 200s-1 téměř žádnémění se. Hodnota naměřená při vysoké smykové rychlosti se nazývá asymptotická. Hlavními faktory, které ovlivňují viskozitu, jsou deformovatelnost buněčných elementů, hematokrit a agregace. A vzhledem k tomu, že červených krvinek je ve srovnání s krevními destičkami a bílými krvinkami mnohem více, určují je především červené krvinky. To se odráží v reologických vlastnostech krve.
Viskozitní faktory
Nejdůležitějším faktorem určujícím viskozitu je objemová koncentrace červených krvinek, jejich průměrný objem a obsah, tomu se říká hematokrit. Je přibližně 0,4-0,5 l / l a stanoví se centrifugací ze vzorku krve. Plazma je newtonská tekutina, jejíž viskozita určuje složení bílkovin a závisí na teplotě. Viskozitu nejvíce ovlivňují globuliny a fibrinogen. Někteří vědci se domnívají, že důležitějším faktorem, který vede ke změně viskozity plazmy, je poměr bílkovin: albumin / fibrinogen, albumin / globuliny. Ke zvýšení dochází během agregace, což je dáno nenewtonským chováním plné krve, které určuje agregační schopnost červených krvinek. Fyziologická agregace erytrocytů je reverzibilní proces. To je to, co to je - reologické vlastnosti krve.
Tvorba agregátů erytrocyty závisí na mechanických, hemodynamických, elektrostatických, plazmových a dalších faktorech. V současné době existuje několik teorií, které vysvětlují mechanismus agregace erytrocytů. Nejznámější je dnes teorie přemostění.mechanismus, kterým se na povrchu erytrocytů adsorbují můstky z velkomolekulárních proteinů, fibrinogen, Y-globuliny. Čistá agregační síla je rozdíl mezi smykovou silou (způsobuje disagregaci), elektrostatickou odpudivou vrstvou erytrocytů, které jsou negativně nabité, a silou v můstcích. Mechanismus odpovědný za fixaci negativně nabitých makromolekul na erytrocytech, tj. Y-globulinu, fibrinogenu, není dosud zcela objasněn. Existuje názor, že molekuly jsou spojeny v důsledku rozptýlených van der Waalsových sil a slabých vodíkových vazeb.
Co pomáhá posoudit reologické vlastnosti krve?
Proč dochází k agregaci erytrocytů?
Vysvětlení agregace erytrocytů je také vysvětleno deplecí, absencí vysokomolekulárních proteinů v blízkosti erytrocytů, v souvislosti s níž se objevuje tlaková interakce, která je svou povahou podobná osmotickému tlaku makromolekulárního roztoku, což vede k tzv. konvergence suspendovaných částic. Kromě toho existuje teorie spojující agregaci erytrocytů s erytrocytovými faktory, což vede ke snížení zeta potenciálu a změně metabolismu a tvaru erytrocytů.
Vzhledem ke vztahu mezi viskozitou a agregační schopností erytrocytů je pro posouzení reologických vlastností krve a rysů jejího pohybu cévami nutné provést komplexní analýzu těchto ukazatelů. Jednou z nejběžnějších a docela dostupných metod měření agregace je hodnocení rychlosti erytrocytůsedimentace. Tradiční verze tohoto testu však není příliš informativní, protože nebere v úvahu reologické charakteristiky.
Metody měření
Podle studií reologických charakteristik krve a faktorů, které je ovlivňují, lze dojít k závěru, že hodnocení reologických vlastností krve je ovlivněno stavem agregace. V současné době vědci věnují více pozornosti studiu mikroreologických vlastností této kapaliny, viskozimetrie však také neztratila svůj význam. Hlavní metody měření vlastností krve lze rozdělit do dvou skupin: s homogenním napěťovým a deformačním polem - kuželově-rovinné, kotoučové, válcové a další reometry s různou geometrií pracovních částí; s polem deformací a napětí relativně nehomogenním - podle registračního principu akustických, elektrických, mechanických vibrací, přístroje pracující podle Stokesovy metody, kapilární viskozimetry. Takto se měří reologické vlastnosti krve, plazmy a séra.
Dva typy viskozimetrů
V současnosti jsou nejrozšířenější dva typy viskozimetrů: rotační a kapilární. Používají se také viskozimetry, jejichž vnitřní válec plave v testované kapalině. Nyní se aktivně zabývají různými modifikacemi rotačních reometrů.
Závěr
Za zmínku také stojí, že znatelný pokrok ve vývoji reologické technologie právě umožňuje studovat biochemické a biofyzikálnívlastnosti krve pro kontrolu mikroregulace u metabolických a hemodynamických poruch. Nicméně vývoj metod pro analýzu hemoreologie, které by objektivně odrážely agregaci a reologické vlastnosti newtonské tekutiny, je v současnosti aktuální.
