Oblast mehanike koja proučava karakteristike deformacije i strujanja realnih kontinuiranih medija, čiji su jedan od predstavnika nenjutnovske tečnosti sa strukturnim viskozitetom, je reologija. U ovom članku razmatramo reološka svojstva krvi. Šta je to, postaće jasno.
Definicija
Tipična nenjutnova tečnost je krv. Zove se plazma ako je lišena formiranih elemenata. Serum je plazma kojoj nedostaje fibrinogen.
Hemoheologija, ili reologija, proučava mehaničke obrasce, posebno kako se fizička i koloidna svojstva krvi mijenjaju tokom 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 niska, čestice krvi se kreću paralelno s osi žile i jedna prema drugoj. U ovom slučaju tok ima slojevit karakter, a tok se naziva laminaran. Pa šta 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, haotičan, koji se naziva turbulentan. Brzina prelaska iz laminarnog u turbulentno kretanje određuje Reynoldsov broj, koji je za krvne sudove otprilike 1160. Prema Reynoldsovim brojevima, turbulencija može nastati samo na onim mjestima gdje se granaju veliki sudovi, kao i u aorti. Fluid se kreće laminarno kroz mnoge sudove.
Brzina i naprezanje smicanja
Nije bitna samo volumetrijska i linearna brzina krvotoka, još dva važna parametra karakteriziraju kretanje prema sudu: brzina i posmično naprezanje. Napon smicanja karakterizira silu koja djeluje na jedinicu vaskularne površine u tangencijalnom smjeru na površinu, mjereno u paskalima ili dinama/cm2. Brzina smicanja se mjeri 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.
Od kojih pokazatelja zavise reološka svojstva?
Odnos napona i brzine smicanja određuje viskozitet krvi, mjeren u mPas. Za čvrsti fluid, viskozitet zavisi od opsega brzine smicanja od 0,1-120s-1. Ako je brzina smicanja >100s-1, viskozitet se ne mijenja toliko izraženo, a nakon postizanja brzine smicanja od 200s-1 skoro da nemase mijenja. Vrijednost mjerena pri velikoj brzini smicanja naziva se asimptotička. Glavni faktori koji utiču na viskoznost su deformabilnost ćelijskih elemenata, hematokrit i agregacija. A s obzirom na činjenicu da ima mnogo više crvenih krvnih zrnaca u odnosu na trombocite i bela krvna zrnca, ona su uglavnom određena crvenim krvnim stanicama. To se ogleda u reološkim svojstvima krvi.
Faktori viskoziteta
Najvažniji faktor koji određuje viskozitet je volumna koncentracija crvenih krvnih zrnaca, 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 njutnova tečnost, čija viskoznost određuje sastav proteina, a zavisi od temperature. Na viskoznost najviše utiču globulini i fibrinogen. Neki istraživači smatraju da je važniji faktor koji dovodi do promjene viskoznosti plazme odnos proteina: albumin/fibrinogen, albumin/globulini. Povećanje se javlja tokom agregacije, što je određeno nenjutnovskim ponašanjem pune krvi, što određuje sposobnost agregacije crvenih krvnih zrnaca. Fiziološka agregacija eritrocita je reverzibilan proces. To je ono što je - reološka svojstva krvi.
Formiranje agregata od strane eritrocita zavisi od mehaničkih, hemodinamskih, elektrostatičkih, plazma i drugih faktora. 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 shvaćen. Postoji mišljenje da su molekuli povezani zbog dispergovanih van der Waalsovih sila i slabih vodoničnih veza.
Šta pomaže u procjeni reoloških svojstava krvi?
Zašto dolazi do agregacije eritrocita?
Objašnjenje agregacije eritrocita se takođe objašnjava iscrpljivanjem, odsustvom visokomolekularnih proteina u blizini eritrocita, u vezi s čime se javlja interakcija pritiska, po prirodi slična osmotskom pritisku makromolekularne otopine, što dovodi do konvergencija suspendovanih čestica. Osim toga, postoji teorija koja povezuje agregaciju eritrocita sa faktorima eritrocita, što dovodi do smanjenja zeta potencijala i promjene u metabolizmu i obliku eritrocita.
Zbog povezanosti viskoziteta i agregacijske sposobnosti eritrocita, za procjenu reoloških svojstava krvi i osobina njenog kretanja kroz krvne sudove, potrebno je izvršiti sveobuhvatnu analizu ovih pokazatelja. Jedna od najčešćih i prilično pristupačnih metoda za mjerenje agregacije je procjena brzine eritrocita.sedimentacija. Međutim, tradicionalna verzija ovog testa nije baš informativna, jer ne uzima u obzir reološke karakteristike.
Metode mjerenja
Prema proučavanju reoloških karakteristika krvi i faktora koji na njih utiču, može se zaključiti da na procenu reoloških svojstava krvi utiče agregaciono stanje. Danas istraživači posvećuju više pažnje proučavanju mikroreoloških svojstava ove tekućine, međutim, viskozometrija također nije izgubila na važnosti. Glavne metode za mjerenje svojstava krvi mogu se podijeliti u dvije grupe: sa homogenim poljem naprezanja i deformacije - konusno-ravni, diskovi, cilindrični i drugi reometri različite geometrije radnih dijelova; sa relativno nehomogenim poljem deformacija i napona - prema principu registracije akustičkih, električnih, mehaničkih vibracija, uređaji koji rade po Stokes metodi, kapilarni viskozimetri. Ovako se mjere reološka svojstva krvi, plazme i seruma.
Dva tipa viskozimetara
Trenutno su najrasprostranjenije dvije vrste viskozimetara: rotacijski i kapilarni. Koriste se i viskozimetri čiji unutrašnji cilindar pluta u tečnosti koja se ispituje. Sada su aktivno uključeni u razne modifikacije rotacijskih reometara.
Zaključak
Takođe je vrijedno napomenuti da primjetan napredak u razvoju reološke tehnologije upravo omogućava proučavanje biohemijskih i biofizičkihsvojstva krvi za kontrolu mikroregulacije kod metaboličkih i hemodinamskih poremećaja. Ipak, razvoj metoda za analizu hemoheologije, koje bi objektivno odražavale agregaciju i reološka svojstva Njutnove tečnosti, trenutno je relevantan.
