Područje mehanike koje proučava značajke deformacije i strujanja stvarnih kontinuiranih medija, čiji su jedan od predstavnika nenjutonovske tekućine sa strukturnom viskoznošću, je reologija. U ovom članku razmatramo reološka svojstva krvi. Što je to, bit će jasno.
Definicija
Tipična nenjutonovska tekućina je krv. Zove se plazma ako je lišena oblikovanih elemenata. Serum je plazma kojoj nedostaje fibrinogen.
Hemoheologija, ili reologija, proučava mehaničke obrasce, posebno kako se fizička i koloidna svojstva krvi mijenjaju tijekom cirkulacije pri različitim brzinama iu različitim dijelovima vaskularnog korita. Njegova svojstva, funkcionalno stanje krvotoka, kontraktilnost srca određuju kretanje krvi u tijelu. Kada je linearna brzina protoka mala, čestice krvi kreću se paralelno s osi žile i jedna prema drugoj. U ovom slučaju tok ima slojevit karakter, a strujanje se naziva laminarno. Pa što sureološka svojstva? Više o tome kasnije.
Koji je Reynoldsov broj?
U slučaju povećanja linearne brzine i prekoračenja određene vrijednosti, koja je različita za sve posude, laminarni tok će se pretvoriti u vrtlog, kaotičan, koji se naziva turbulentan. Brzina prijelaza iz laminarnog u turbulentno kretanje određuje Reynoldsov broj, koji je za krvne žile približno 1160. Prema Reynoldsovim brojevima, turbulencija se može pojaviti samo na onim mjestima gdje se granaju velike žile, kao i u aorti. Tekućina se kreće laminarno kroz mnoge žile.
Brzina i posmično naprezanje
Nije važna samo volumetrijska i linearna brzina protoka krvi, već dva važna parametra karakteriziraju kretanje prema žili: brzina i posmično naprezanje. Napon posmika karakterizira silu koja djeluje na jedinicu vaskularne površine u tangencijalnom smjeru na površinu, mjereno u paskalima ili dinama/cm2. Brzina smicanja mjeri se u recipročnim sekundama (s-1), što znači da je to veličina gradijenta brzine kretanja između slojeva fluida koji se kreću paralelno po jedinici udaljenosti između njih.
O kojim pokazateljima ovise reološka svojstva?
Omjer naprezanja i brzine smicanja određuje viskozitet krvi, mjeren u mPas. Za čvrstu tekućinu, viskoznost ovisi o rasponu brzine smicanja od 0,1-120s-1. Ako je brzina smicanja >100s-1, viskoznost se ne mijenja tako izražena, a nakon postizanja brzine smicanja od 200s-1 gotovo da nemamijenja se. Vrijednost mjerena pri visokoj brzini smicanja naziva se asimptotska. Glavni čimbenici koji utječu na viskoznost su deformabilnost staničnih elemenata, hematokrit i agregacija. A s obzirom na činjenicu da je crvenih krvnih stanica puno više u usporedbi s trombocitima i bijelim krvnim stanicama, uglavnom ih određuju crvene krvne stanice. To se odražava u reološkim svojstvima krvi.
Faktori viskoznosti
Najvažniji faktor koji određuje viskoznost je volumna koncentracija crvenih krvnih stanica, njihov prosječni volumen i sadržaj, to se naziva hematokrit. On iznosi približno 0,4-0,5 l/l i određuje se centrifugiranjem iz uzorka krvi. Plazma je Newtonova tekućina, čija viskoznost određuje sastav proteina, a ovisi o temperaturi. Na viskoznost najviše utječu globulini i fibrinogen. Neki istraživači smatraju da je važniji čimbenik koji dovodi do promjene viskoznosti plazme omjer proteina: albumin / fibrinogen, albumin / globulini. Povećanje se događa tijekom agregacije, što je određeno ne-Newtonovskim ponašanjem pune krvi, što određuje sposobnost agregacije crvenih krvnih stanica. Fiziološka agregacija eritrocita je reverzibilan proces. To je ono što je - reološka svojstva krvi.
Stvaranje agregata od strane eritrocita ovisi o mehaničkim, hemodinamskim, elektrostatičkim, plazma i drugim čimbenicima. Danas postoji nekoliko teorija koje objašnjavaju mehanizam agregacije eritrocita. Danas je najpoznatija teorija premošćavanja.mehanizam kojim se mostovi iz velikih molekularnih proteina, fibrinogena, Y-globulina adsorbiraju na površini eritrocita. Neto sila agregacije je razlika između sile smicanja (uzrokuje dezagregaciju), elektrostatičkog odbojnog sloja eritrocita, koji su negativno nabijeni, i sile u mostovima. Mehanizam odgovoran za fiksiranje negativno nabijenih makromolekula na eritrocite, odnosno Y-globulina, fibrinogena, još nije u potpunosti razjašnjen. Postoji mišljenje da su molekule povezane zbog raspršenih van der Waalsovih sila i slabih vodikovih veza.
Što pomaže u procjeni reoloških svojstava krvi?
Zašto dolazi do agregacije eritrocita?
Objašnjenje agregacije eritrocita također se objašnjava iscrpljenjem, odsutnošću visokomolekularnih proteina u blizini eritrocita, u vezi s čime se pojavljuje interakcija tlaka, slična po prirodi osmotskom tlaku makromolekularne otopine, što dovodi do konvergencija suspendiranih čestica. Osim toga, postoji teorija koja povezuje agregaciju eritrocita s čimbenicima eritrocita, što dovodi do smanjenja zeta potencijala i promjene u metabolizmu i obliku eritrocita.
Zbog odnosa viskoznosti i agregacijske sposobnosti eritrocita, za procjenu reoloških svojstava krvi i obilježja njezina kretanja kroz žile, potrebno je provesti sveobuhvatnu analizu ovih pokazatelja. Jedna od najčešćih i najpristupačnijih metoda za mjerenje agregacije je procjena brzine eritrocita.taloženje. Međutim, tradicionalna verzija ovog testa nije baš informativna, jer ne uzima u obzir reološke karakteristike.
Metode mjerenja
Prema proučavanju reoloških karakteristika krvi i čimbenika koji na njih utječu, može se zaključiti da na procjenu reoloških svojstava krvi utječe agregacijsko stanje. Danas istraživači posvećuju više pažnje proučavanju mikroreoloških svojstava ove tekućine, međutim, viskozometrija također nije izgubila svoju važnost. Glavne metode za mjerenje svojstava krvi mogu se podijeliti u dvije skupine: s homogenim poljem naprezanja i deformacije - konusno-ravinski, diskovi, cilindrični i drugi reometri različite geometrije radnih dijelova; s poljem deformacija i naprezanja relativno nehomogenim - prema principu registracije akustičkih, električnih, mehaničkih vibracija, uređaji koji rade po Stokesovoj metodi, kapilarni viskozimetri. Ovako se mjere reološka svojstva krvi, plazme i seruma.
Dvije vrste viskozimetara
Trenutno su najrasprostranjenije dvije vrste viskozimetara: rotacijski i kapilarni. Koriste se i viskozimetri čiji unutarnji cilindar pliva u tekućini koja se ispituje. Sada su aktivno uključeni u razne modifikacije rotacijskih reometara.
Zaključak
Vrijedi napomenuti i da primjetan napredak u razvoju reološke tehnologije upravo omogućuje proučavanje biokemijskih i biofizičkihsvojstva krvi za kontrolu mikroregulacije kod metaboličkih i hemodinamskih poremećaja. Ipak, trenutno je relevantan razvoj metoda za analizu hemoreologije, koje bi objektivno odražavale agregaciju i reološka svojstva Newtonove tekućine.
