Η περιοχή της μηχανικής που μελετά τα χαρακτηριστικά παραμόρφωσης και ροής πραγματικών συνεχών μέσων, ένας από τους εκπροσώπους των οποίων είναι μη νευτώνεια ρευστά με δομικό ιξώδες, είναι η ρεολογία. Σε αυτό το άρθρο, εξετάζουμε τις ρεολογικές ιδιότητες του αίματος. Το τι είναι θα γίνει σαφές.
Ορισμός
Ένα τυπικό μη νευτώνειο υγρό είναι το αίμα. Ονομάζεται πλάσμα εάν στερείται σχηματισμένων στοιχείων. Ο ορός είναι πλάσμα που στερείται ινωδογόνου.
Η αιμορροολογία, ή ρεολογία, μελετά τα μηχανικά μοτίβα, ειδικά πώς αλλάζουν οι φυσικές και κολλοειδείς ιδιότητες του αίματος κατά την κυκλοφορία με διαφορετικές ταχύτητες και σε διαφορετικά μέρη της αγγειακής κλίνης. Οι ιδιότητές του, η λειτουργική κατάσταση της κυκλοφορίας του αίματος, η συσταλτικότητα της καρδιάς καθορίζουν την κίνηση του αίματος στο σώμα. Όταν η γραμμική ταχύτητα ροής είναι χαμηλή, τα σωματίδια του αίματος κινούνται παράλληλα προς τον άξονα του αγγείου και το ένα προς το άλλο. Σε αυτή την περίπτωση, η ροή έχει ένα στρωματικό χαρακτήρα και η ροή ονομάζεται στρωτή. Τι είναι λοιπόνρεολογικές ιδιότητες; Περισσότερα για αυτό αργότερα.
Τι είναι ο αριθμός Reynolds;
Σε περίπτωση αύξησης της γραμμικής ταχύτητας και υπέρβασης μιας ορισμένης τιμής, η οποία είναι διαφορετική για όλα τα σκάφη, η στρωτή ροή θα μετατραπεί σε μια δίνη, χαοτική, που ονομάζεται τυρβώδης. Ο ρυθμός μετάβασης από τη στρωτή στην τυρβώδη κίνηση καθορίζει τον αριθμό Reynolds, που είναι περίπου 1160 για τα αιμοφόρα αγγεία. Το υγρό κινείται στρωτή μέσα σε πολλά αγγεία.
Ταχύτητα και διατμητική τάση
Δεν είναι μόνο σημαντική η ογκομετρική και γραμμική ταχύτητα της ροής του αίματος, δύο ακόμη σημαντικές παράμετροι χαρακτηρίζουν την κίνηση προς το αγγείο: η ταχύτητα και η διατμητική τάση. Η διατμητική τάση χαρακτηρίζει τη δύναμη που ασκείται σε μια μονάδα της αγγειακής επιφάνειας κατά την εφαπτομενική κατεύθυνση προς την επιφάνεια, μετρούμενη σε πασκάλ ή dynes/cm2. Ο ρυθμός διάτμησης μετριέται σε αντίστροφα δευτερόλεπτα (s-1), που σημαίνει ότι είναι το μέγεθος της βαθμίδας της ταχύτητας κίνησης μεταξύ στρωμάτων ρευστού που κινούνται παράλληλα ανά μονάδα απόστασης μεταξύ τους.
Από ποιους δείκτες εξαρτώνται οι ρεολογικές ιδιότητες;
Η αναλογία τάσης προς ρυθμό διάτμησης καθορίζει το ιξώδες του αίματος, μετρούμενο σε mPas. Για ένα στερεό ρευστό, το ιξώδες εξαρτάται από το εύρος του ρυθμού διάτμησης 0,1-120s-1. Εάν ο ρυθμός διάτμησης είναι >100s-1, το ιξώδες αλλάζει όχι τόσο έντονο, και αφού φτάσει το ρυθμό διάτμησης των 200s-1 σχεδόν όχιαλλάζει. Η τιμή που μετράται σε υψηλή ταχύτητα διάτμησης ονομάζεται ασυμπτωτική. Οι κύριοι παράγοντες που επηρεάζουν το ιξώδες είναι η παραμόρφωση των κυτταρικών στοιχείων, ο αιματοκρίτης και η συσσωμάτωση. Και δεδομένου του γεγονότος ότι υπάρχουν πολύ περισσότερα ερυθρά αιμοσφαίρια σε σύγκριση με τα αιμοπετάλια και τα λευκά αιμοσφαίρια, καθορίζονται κυρίως από τα ερυθρά αιμοσφαίρια. Αυτό αντανακλάται στις ρεολογικές ιδιότητες του αίματος.
Συντελεστές ιξώδους
Ο πιο σημαντικός παράγοντας που καθορίζει το ιξώδες είναι η συγκέντρωση όγκου των ερυθρών αιμοσφαιρίων, ο μέσος όγκος και η περιεκτικότητά τους, αυτό ονομάζεται αιματοκρίτης. Είναι περίπου 0,4-0,5 l / l και προσδιορίζεται με φυγοκέντρηση από δείγμα αίματος. Το πλάσμα είναι ένα νευτώνειο ρευστό, το ιξώδες του οποίου καθορίζει τη σύνθεση των πρωτεϊνών και εξαρτάται από τη θερμοκρασία. Το ιξώδες επηρεάζεται περισσότερο από τις σφαιρίνες και το ινωδογόνο. Ορισμένοι ερευνητές πιστεύουν ότι ένας πιο σημαντικός παράγοντας που οδηγεί σε αλλαγή του ιξώδους του πλάσματος είναι η αναλογία πρωτεϊνών: αλβουμίνη / ινωδογόνο, λευκωματίνη / σφαιρίνες. Η αύξηση εμφανίζεται κατά τη συσσώρευση, που καθορίζεται από τη μη νευτώνεια συμπεριφορά του πλήρους αίματος, η οποία καθορίζει την ικανότητα συσσωμάτωσης των ερυθρών αιμοσφαιρίων. Η φυσιολογική συσσώρευση των ερυθροκυττάρων είναι μια αναστρέψιμη διαδικασία. Αυτό είναι - οι ρεολογικές ιδιότητες του αίματος.
Ο σχηματισμός συσσωματωμάτων από τα ερυθροκύτταρα εξαρτάται από μηχανικούς, αιμοδυναμικούς, ηλεκτροστατικούς, πλάσματος και άλλους παράγοντες. Στις μέρες μας, υπάρχουν αρκετές θεωρίες που εξηγούν τον μηχανισμό της συσσώρευσης των ερυθροκυττάρων. Η πιο γνωστή σήμερα είναι η θεωρία της γεφύρωσης.ο μηχανισμός με τον οποίο προσροφούνται γέφυρες από μεγάλες μοριακές πρωτεΐνες, ινωδογόνο, Υ-σφαιρίνες στην επιφάνεια των ερυθροκυττάρων. Η καθαρή δύναμη συσσωμάτωσης είναι η διαφορά μεταξύ της διατμητικής δύναμης (προκαλεί αποσύνθεση), του στρώματος ηλεκτροστατικής απώθησης των ερυθροκυττάρων, τα οποία είναι αρνητικά φορτισμένα, και της δύναμης στις γέφυρες. Ο μηχανισμός που είναι υπεύθυνος για τη στερέωση αρνητικά φορτισμένων μακρομορίων στα ερυθροκύτταρα, δηλαδή της Υ-σφαιρίνης, του ινωδογόνου, δεν είναι ακόμη πλήρως κατανοητός. Υπάρχει η άποψη ότι τα μόρια συνδέονται λόγω των διάσπαρτων δυνάμεων van der Waals και των ασθενών δεσμών υδρογόνου.
Τι βοηθά στην αξιολόγηση των ρεολογικών ιδιοτήτων του αίματος;
Γιατί συμβαίνει συσσώρευση ερυθροκυττάρων;
Η εξήγηση της συσσωμάτωσης των ερυθροκυττάρων εξηγείται επίσης από την εξάντληση, την απουσία υψηλού μοριακών πρωτεϊνών κοντά στα ερυθροκύτταρα, σε σχέση με την οποία εμφανίζεται μια αλληλεπίδραση πίεσης, παρόμοια στη φύση με την οσμωτική πίεση ενός μακρομοριακού διαλύματος, που οδηγεί σε σύγκλιση αιωρούμενων σωματιδίων. Επιπλέον, υπάρχει μια θεωρία που συνδέει τη συσσώρευση των ερυθροκυττάρων με τους ερυθροκυτταρικούς παράγοντες, οδηγώντας σε μείωση του δυναμικού ζήτα και αλλαγή στο μεταβολισμό και το σχήμα των ερυθροκυττάρων.
Λόγω της σχέσης μεταξύ του ιξώδους και της ικανότητας συσσώρευσης των ερυθροκυττάρων, προκειμένου να αξιολογηθούν οι ρεολογικές ιδιότητες του αίματος και τα χαρακτηριστικά της κίνησής του μέσω των αγγείων, είναι απαραίτητο να διεξαχθεί μια ολοκληρωμένη ανάλυση αυτών των δεικτών. Μία από τις πιο κοινές και αρκετά προσιτές μεθόδους για τη μέτρηση της συσσωμάτωσης είναι η εκτίμηση του ρυθμού των ερυθροκυττάρωνκαθίζηση. Ωστόσο, η παραδοσιακή έκδοση αυτής της δοκιμής δεν είναι πολύ κατατοπιστική, καθώς δεν λαμβάνει υπόψη τα ρεολογικά χαρακτηριστικά.
Μέθοδοι μέτρησης
Σύμφωνα με μελέτες για τα ρεολογικά χαρακτηριστικά του αίματος και τους παράγοντες που τα επηρεάζουν, μπορεί να συναχθεί το συμπέρασμα ότι η εκτίμηση των ρεολογικών ιδιοτήτων του αίματος επηρεάζεται από την κατάσταση συσσωμάτωσης. Σήμερα, οι ερευνητές δίνουν μεγαλύτερη προσοχή στη μελέτη των μικρορεολογικών ιδιοτήτων αυτού του υγρού, ωστόσο, η ιξωδομετρία δεν έχει χάσει επίσης τη σημασία της. Οι κύριες μέθοδοι μέτρησης των ιδιοτήτων του αίματος μπορούν να χωριστούν σε δύο ομάδες: με ομοιογενές πεδίο τάσης και παραμόρφωσης - κωνικό επίπεδο, δίσκος, κυλινδρικά και άλλα ροόμετρα με διαφορετική γεωμετρία των τμημάτων εργασίας. με πεδίο παραμορφώσεων και τάσεων σχετικά ανομοιογενές - σύμφωνα με την αρχή καταγραφής ακουστικών, ηλεκτρικών, μηχανικών δονήσεων, συσκευές που λειτουργούν σύμφωνα με τη μέθοδο Stokes, τριχοειδείς ιξωδομετρητές. Έτσι μετρώνται οι ρεολογικές ιδιότητες του αίματος, του πλάσματος και του ορού.
Δύο τύποι ιξωδόμετρων
Δύο τύποι ιξωδόμετρων είναι σήμερα οι πιο διαδεδομένοι: τα περιστροφικά και τα τριχοειδή. Χρησιμοποιούνται επίσης ιξωδόμετρα, ο εσωτερικός κύλινδρος των οποίων επιπλέει στο υπό δοκιμή υγρό. Τώρα ασχολούνται ενεργά με διάφορες τροποποιήσεις περιστροφικών ρομέτρων.
Συμπέρασμα
Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι η αξιοσημείωτη πρόοδος στην ανάπτυξη της ρεολογικής τεχνολογίας απλώς καθιστά δυνατή τη μελέτη βιοχημικών και βιοφυσικώνιδιότητες του αίματος για τον έλεγχο της μικρορύθμισης σε μεταβολικές και αιμοδυναμικές διαταραχές. Ωστόσο, η ανάπτυξη μεθόδων για την ανάλυση της αιμορροολογίας, η οποία αντικειμενικά θα αντικατοπτρίζει τη συσσωμάτωση και τις ρεολογικές ιδιότητες του Νευτώνειου υγρού, είναι επί του παρόντος σχετική.
