Oblasťou mechaniky, ktorá študuje vlastnosti deformácie a prúdenia skutočných spojitých médií, ktorých jedným z predstaviteľov sú nenewtonské tekutiny so štruktúrnou viskozitou, je reológia. V tomto článku uvažujeme o reologických vlastnostiach krvi. Čo to je, sa ukáže.
Definícia
Typická nenewtonovská tekutina je krv. Nazýva sa plazma, ak je bez formovaných prvkov. Sérum je plazma, ktorej chýba fibrinogén.
Hemoreológia alebo reológia študuje mechanické vzorce, najmä to, ako sa fyzikálne a koloidné vlastnosti krvi menia počas obehu rôznymi rýchlosťami a v rôznych častiach cievneho lôžka. Jeho vlastnosti, funkčný stav krvného obehu, kontraktilita srdca určujú pohyb krvi v tele. Keď je lineárna rýchlosť prúdenia nízka, častice krvi sa pohybujú rovnobežne s osou cievy a smerom k sebe. V tomto prípade má prúdenie vrstvený charakter a prúdenie sa nazýva laminárne. Takže aké súreologické vlastnosti? Viac o tom neskôr.
Aké je Reynoldsovo číslo?
V prípade zvýšenia lineárnej rýchlosti a prekročenia určitej hodnoty, ktorá je pre všetky cievy iná, sa laminárne prúdenie zmení na vír, chaotický, nazývaný turbulentný. Rýchlosť prechodu z laminárneho na turbulentný pohyb určuje Reynoldsovo číslo, ktoré je pre cievy približne 1160. Podľa Reynoldsových čísel môže turbulencia nastať len v tých miestach, kde sa rozvetvujú veľké cievy, ako aj v aorte. Kvapalina sa pohybuje laminárne cez mnoho ciev.
Rýchlosť a šmykové napätie
Nie je dôležitá len objemová a lineárna rýchlosť prietoku krvi, ale dva dôležité parametre charakterizujú pohyb smerom k cieve: rýchlosť a šmykové napätie. Šmykové napätie charakterizuje silu pôsobiacu na jednotku vaskulárneho povrchu v tangenciálnom smere k povrchu, meranú v pascaloch alebo dynách/cm2. Šmyková rýchlosť sa meria v reciprokých sekundách (s-1), čo znamená, že ide o veľkosť gradientu rýchlosti pohybu medzi vrstvami tekutiny, ktoré sa pohybujú paralelne na jednotku vzdialenosti medzi nimi.
Od akých ukazovateľov závisia reologické vlastnosti?
Pomer napätia a šmykovej rýchlosti určuje viskozitu krvi, meranú v mPas. Pre tuhú kvapalinu závisí viskozita od rozsahu šmykovej rýchlosti 0,1-120s-1. Ak je šmyková rýchlosť >100s-1, viskozita sa nezmení tak výrazne a po dosiahnutí šmykovej rýchlosti 200s-1 takmer žiadnasa mení. Hodnota nameraná pri vysokej šmykovej rýchlosti sa nazýva asymptotická. Hlavnými faktormi, ktoré ovplyvňujú viskozitu, sú deformovateľnosť bunkových prvkov, hematokrit a agregácia. A vzhľadom na skutočnosť, že červených krviniek je oveľa viac v porovnaní s krvnými doštičkami a bielymi krvinkami, určujú ich najmä červené krvinky. To sa odráža v reologických vlastnostiach krvi.
Faktory viskozity
Najdôležitejším faktorom určujúcim viskozitu je objemová koncentrácia červených krviniek, ich priemerný objem a obsah, nazýva sa to hematokrit. Je to približne 0,4-0,5 l / l a stanovuje sa centrifugáciou zo vzorky krvi. Plazma je newtonovská tekutina, ktorej viskozita určuje zloženie bielkovín a závisí od teploty. Viskozitu najviac ovplyvňujú globulíny a fibrinogén. Niektorí vedci sa domnievajú, že dôležitejším faktorom, ktorý vedie k zmene viskozity plazmy, je pomer bielkovín: albumín / fibrinogén, albumín / globulíny. K zvýšeniu dochádza počas agregácie, ktorá je určená nenewtonovským správaním plnej krvi, ktoré určuje agregačnú schopnosť červených krviniek. Fyziologická agregácia erytrocytov je reverzibilný proces. To je to, čo to je - reologické vlastnosti krvi.
Tvorba agregátov erytrocytmi závisí od mechanických, hemodynamických, elektrostatických, plazmových a iných faktorov. V súčasnosti existuje niekoľko teórií, ktoré vysvetľujú mechanizmus agregácie erytrocytov. Najznámejšia je dnes teória premostenia.mechanizmus, ktorým sa na povrchu erytrocytov adsorbujú mostíky z veľkomolekulárnych proteínov, fibrinogén, Y-globulíny. Čistá agregačná sila je rozdiel medzi šmykovou silou (spôsobuje disagregáciu), elektrostatickou odpudzujúcou vrstvou erytrocytov, ktoré sú negatívne nabité, a silou v mostíkoch. Mechanizmus zodpovedný za fixáciu negatívne nabitých makromolekúl na erytrocytoch, teda Y-globulínu, fibrinogénu, ešte nie je úplne objasnený. Existuje názor, že molekuly sú spojené v dôsledku rozptýlených van der Waalsových síl a slabých vodíkových väzieb.
Čo pomáha posúdiť reologické vlastnosti krvi?
Prečo dochádza k agregácii erytrocytov?
Vysvetlenie agregácie erytrocytov sa vysvetľuje aj depléciou, neprítomnosťou vysokomolekulárnych proteínov v blízkosti erytrocytov, v súvislosti s ktorou sa objavuje tlaková interakcia, ktorá má podobný charakter ako osmotický tlak makromolekulárneho roztoku, čo vedie k konvergencia suspendovaných častíc. Okrem toho existuje teória spájajúca agregáciu erytrocytov s erytrocytovými faktormi, čo vedie k zníženiu zeta potenciálu a zmene metabolizmu a tvaru erytrocytov.
Vzhľadom na vzťah medzi viskozitou a schopnosťou agregácie erytrocytov je na posúdenie reologických vlastností krvi a vlastností jej pohybu cez cievy potrebné vykonať komplexnú analýzu týchto ukazovateľov. Jednou z najbežnejších a celkom dostupných metód na meranie agregácie je hodnotenie rýchlosti erytrocytovsedimentácia. Tradičná verzia tohto testu však nie je veľmi informatívna, pretože neberie do úvahy reologické charakteristiky.
Metódy merania
Podľa štúdií reologických charakteristík krvi a faktorov, ktoré ich ovplyvňujú, možno usúdiť, že hodnotenie reologických vlastností krvi je ovplyvnené stavom agregácie. V súčasnosti vedci venujú väčšiu pozornosť štúdiu mikroreologických vlastností tejto kvapaliny, viskozimetria však tiež nestratila svoj význam. Hlavné metódy merania vlastností krvi možno rozdeliť do dvoch skupín: s homogénnym napäťovým a deformačným poľom - kužeľovo-rovinné, kotúčové, valcové a iné reometre s rôznou geometriou pracovných častí; s poľom deformácií a napätí relatívne nehomogénnych - podľa registračného princípu akustických, elektrických, mechanických vibrácií, prístroje, ktoré pracujú podľa Stokesovej metódy, kapilárne viskozimetre. Takto sa merajú reologické vlastnosti krvi, plazmy a séra.
Dva typy viskozimetrov
V súčasnosti sú najrozšírenejšie dva typy viskozimetrov: rotačné a kapilárne. Používajú sa aj viskozimetre, ktorých vnútorný valec pláva v testovanej kvapaline. Teraz sa aktívne zapájajú do rôznych modifikácií rotačných reometrov.
Záver
Za zmienku tiež stojí, že znateľný pokrok vo vývoji reologickej technológie len umožňuje študovať biochemické a biofyzikálnevlastnosti krvi na kontrolu mikroregulácie pri metabolických a hemodynamických poruchách. Napriek tomu je v súčasnosti relevantný vývoj metód na analýzu hemoreológie, ktoré by objektívne odrážali agregáciu a reologické vlastnosti newtonskej tekutiny.
