Področje mehanike, ki preučuje značilnosti deformacije in pretoka realnih neprekinjenih medijev, katerih predstavniki so nenewtonske tekočine s strukturno viskoznostjo, je reologija. V tem članku obravnavamo reološke lastnosti krvi. Kaj je, bo postalo jasno.
Definicija
Tipična nenewtonska tekočina je kri. Imenuje se plazma, če je brez oblikovanih elementov. Serum je plazma, ki nima fibrinogena.
Hemorheologija ali reologija preučuje mehanske vzorce, zlasti kako se spreminjajo fizikalne in koloidne lastnosti krvi med cirkulacijo pri različnih hitrostih in v različnih delih žilnega korita. Njegove lastnosti, funkcionalno stanje krvnega obtoka, kontraktilnost srca določajo gibanje krvi v telesu. Ko je linearna hitrost pretoka nizka, se krvni delci premikajo vzporedno z osjo posode in drug proti drugemu. V tem primeru ima tok večplasten značaj, tok pa se imenuje laminaren. Torej, kaj soreološke lastnosti? Več o tem kasneje.
Kakšna je Reynoldsova številka?
V primeru povečanja linearne hitrosti in preseganja določene vrednosti, ki je različna za vsa plovila, se bo laminarni tok spremenil v vrtinec, kaotičen, imenovan turbulenten. Hitrost prehoda iz laminarnega v turbulentno gibanje določa Reynoldsovo število, ki je za krvne žile približno 1160. Po Reynoldsovih številkah lahko pride do turbulence le na tistih mestih, kjer se vejejo velike žile, pa tudi v aorti. Tekočina se laminarno premika skozi številne posode.
Hitrost in strižna napetost
Pomembni ni le volumetrična in linearna hitrost pretoka krvi, gibanje proti žili zaznamujeta še dva pomembna parametra: hitrost in strižna napetost. Strižna napetost označuje silo, ki deluje na enoto žilne površine v tangencialni smeri na površino, merjeno v paskalih ali dinah/cm2. Stopnja striženja se meri v recipročnih sekundah (s-1), kar pomeni, da je velikost gradienta hitrosti gibanja med plastmi tekočine, ki se gibljejo vzporedno, na enoto razdalje med njimi.
Od katerih kazalnikov so odvisne reološke lastnosti?
Razmerje med napetostjo in hitrostjo striženja določa viskoznost krvi, merjeno v mPas. Za trdno tekočino je viskoznost odvisna od razpona strižne hitrosti 0,1-120s-1. Če je strižna stopnja >100s-1, se viskoznost ne spremeni tako izrazito in po doseganju strižne stopnje 200s-1 skoraj ničse spreminja. Vrednost, izmerjena pri visoki strižni hitrosti, se imenuje asimptotična. Glavni dejavniki, ki vplivajo na viskoznost, so deformabilnost celičnih elementov, hematokrit in agregacija. In glede na dejstvo, da je rdečih krvnih celic veliko več v primerjavi s trombociti in belimi krvnimi celicami, jih določajo predvsem rdeče krvne celice. To se odraža v reoloških lastnostih krvi.
Faktorji viskoznosti
Najpomembnejši dejavnik, ki določa viskoznost, je volumska koncentracija rdečih krvnih celic, njihova povprečna prostornina in vsebnost, to se imenuje hematokrit. Je približno 0,4-0,5 l / l in se določi s centrifugiranjem iz vzorca krvi. Plazma je newtonska tekočina, katere viskoznost določa sestavo beljakovin in je odvisna od temperature. Na viskoznost najbolj vplivajo globulini in fibrinogen. Nekateri raziskovalci menijo, da je pomembnejši dejavnik, ki vodi do spremembe viskoznosti plazme, razmerje med beljakovinami: albumin / fibrinogen, albumin / globulini. Povečanje se pojavi med agregacijo, ki jo določa nenewtonsko obnašanje polne krvi, ki določa sposobnost agregacije rdečih krvnih celic. Fiziološka agregacija eritrocitov je reverzibilen proces. To je tisto, kar je - reološke lastnosti krvi.
Nastajanje agregatov v eritrocitih je odvisno od mehanskih, hemodinamskih, elektrostatičnih, plazemskih in drugih dejavnikov. Danes obstaja več teorij, ki pojasnjujejo mehanizem agregacije eritrocitov. Danes je najbolj znana teorija premostitve.mehanizem, s katerim se mostovi iz velikih molekularnih beljakovin, fibrinogena, Y-globulinov adsorbirajo na površino eritrocitov. Neto sila agregacije je razlika med strižno silo (povzroča razpad), elektrostatično odbojno plastjo eritrocitov, ki so negativno nabiti, in silo v mostovih. Mehanizem, ki je odgovoren za fiksacijo negativno nabitih makromolekul na eritrocitih, torej Y-globulina, fibrinogena, še ni povsem razumljen. Obstaja mnenje, da so molekule povezane zaradi razpršenih van der Waalsovih sil in šibkih vodikovih vezi.
Kaj pomaga oceniti reološke lastnosti krvi?
Zakaj pride do agregacije eritrocitov?
Razlaga agregacije eritrocitov je razložena tudi z izčrpanostjo, odsotnostjo visokomolekularnih beljakovin blizu eritrocitov, v zvezi s čimer se pojavi tlačna interakcija, ki je po naravi podobna osmotskemu tlaku makromolekularne raztopine, ki vodi do konvergenca suspendiranih delcev. Poleg tega obstaja teorija, ki povezuje agregacijo eritrocitov z eritrocitnimi faktorji, kar vodi do zmanjšanja zeta potenciala ter spremembe v presnovi in obliki eritrocitov.
Zaradi razmerja med viskoznostjo in agregacijsko sposobnostjo eritrocitov je za oceno reoloških lastnosti krvi in značilnosti njenega gibanja skozi žile potrebno izvesti celovito analizo teh kazalcev. Ena najpogostejših in precej dostopnih metod za merjenje agregacije je ocena stopnje eritrocitov.sedimentacija. Vendar pa tradicionalna različica tega testa ni zelo informativna, saj ne upošteva reoloških značilnosti.
Merilne metode
Glede na študije reoloških značilnosti krvi in dejavnikov, ki nanje vplivajo, lahko sklepamo, da na oceno reoloških lastnosti krvi vpliva agregacijsko stanje. Danes raziskovalci posvečajo več pozornosti preučevanju mikroreoloških lastnosti te tekočine, vendar tudi viskozometrija ni izgubila svojega pomena. Glavne metode za merjenje lastnosti krvi lahko razdelimo v dve skupini: s homogenim poljem napetosti in deformacije - stožčasto-ravninski, diskovni, cilindrični in drugi reometri z različno geometrijo delovnih delov; z relativno nehomogenim poljem deformacij in napetosti - po principu registracije akustičnih, električnih, mehanskih vibracij, naprave, ki delujejo po Stokesovi metodi, kapilarni viskozimetri. Tako se merijo reološke lastnosti krvi, plazme in seruma.
Dve vrsti viskozimetrov
Trenutno sta najbolj razširjeni dve vrsti viskozimetrov: rotacijski in kapilarni. Uporabljajo se tudi viskozimetri, katerih notranji cilinder plava v preskušani tekočini. Zdaj se aktivno ukvarjajo z različnimi modifikacijami rotacijskih reometrov.
Sklep
Omeniti velja tudi, da opazen napredek v razvoju reološke tehnologije le omogoča preučevanje biokemičnih in biofizikalnihlastnosti krvi za nadzor mikroregulacije pri metabolnih in hemodinamskih motnjah. Kljub temu je razvoj metod za analizo hemoreologije, ki bi objektivno odražale agregacijske in reološke lastnosti newtonske tekočine, trenutno pomemben.
