Der Bereich der Mechanik, der die Eigenschaften von Verformung und Strömung von realen kontinuierlichen Medien untersucht, zu denen nicht-newtonsche Flüssigkeiten mit struktureller Viskosität gehören, ist die Rheologie. In diesem Artikel betrachten wir die rheologischen Eigenschaften von Blut. Was es ist, wird sich zeigen.
Definition
Eine typische nicht-newtonsche Flüssigkeit ist Blut. Es wird Plasma genannt, wenn es frei von geformten Elementen ist. Serum ist Plasma, dem Fibrinogen fehlt.
Hämorheologie oder Rheologie untersucht mechanische Muster, insbesondere wie sich die physikalischen und kolloidalen Eigenschaften des Blutes während der Zirkulation bei unterschiedlichen Geschwindigkeiten und in verschiedenen Teilen des Gefäßbettes verändern. Seine Eigenschaften, der Funktionszustand des Blutkreislaufs, die Kontraktilität des Herzens bestimmen die Bewegung des Blutes im Körper. Bei geringer linearer Strömungsgeschwindigkeit bewegen sich die Blutpartikel parallel zur Gefäßachse und aufeinander zu. In diesem Fall hat die Strömung einen geschichteten Charakter, und die Strömung wird als laminar bezeichnet. Also was sindrheologische Eigenschaften? Dazu später mehr.
Was ist die Reynolds-Zahl?
Bei einer Erhöhung der linearen Geschwindigkeit und Überschreiten eines bestimmten Wertes, der für alle Gefäße unterschiedlich ist, verwandelt sich die laminare Strömung in einen Wirbel, chaotisch, genannt turbulent. Die Geschwindigkeit des Übergangs von laminarer zu turbulenter Bewegung bestimmt die Reynolds-Zahl, die für Blutgefäße etwa 1160 beträgt. Turbulenzen können nach der Reynolds-Zahl nur dort auftreten, wo sich große Gefäße verzweigen, sowie in der Aorta. Flüssigkeit bewegt sich laminar durch viele Gefäße.
Geschwindigkeit und Schubspannung
Nicht nur die volumetrische und lineare Geschwindigkeit des Blutflusses ist wichtig, zwei weitere wichtige Parameter charakterisieren die Bewegung zum Gefäß hin: Geschwindigkeit und Scherspannung. Scherspannung charakterisiert die Kraft, die auf eine Einheit der Gefäßoberfläche in tangentialer Richtung zur Oberfläche wirkt, gemessen in Pascal oder Dyn/cm2. Die Scherrate wird in reziproken Sekunden (s-1) gemessen, was bedeutet, dass sie die Größe des Gradienten der Bewegungsgeschwindigkeit zwischen sich parallel bewegenden Flüssigkeitsschichten pro Abstandseinheit zwischen ihnen ist.
Von welchen Indikatoren hängen rheologische Eigenschaften ab?
Das Verhältnis von Spannung zu Scherrate bestimmt die Blutviskosität, gemessen in mPas. Bei einer festen Flüssigkeit hängt die Viskosität vom Schergeschwindigkeitsbereich von 0,1-120s-1 ab. Wenn die Schergeschwindigkeit >100s-1 beträgt, ändert sich die Viskosität nicht so stark, und nach Erreichen der Schergeschwindigkeit von 200s-1 fast nicht mehrverändert sich. Der bei hoher Schergeschwindigkeit gemessene Wert wird als asymptotisch bezeichnet. Die Hauptfaktoren, die die Viskosität beeinflussen, sind die Verformbarkeit von Zellelementen, Hämatokrit und Aggregation. Und da es im Vergleich zu Blutplättchen und weißen Blutkörperchen viel mehr rote Blutkörperchen gibt, werden sie hauptsächlich von roten Blutkörperchen bestimmt. Dies spiegelt sich in den rheologischen Eigenschaften des Blutes wieder.
Viskositätsfaktoren
Der wichtigste Faktor, der die Viskosität bestimmt, ist die Volumenkonzentration der roten Blutkörperchen, ihr durchschnittliches Volumen und ihr Geh alt, dies wird als Hämatokrit bezeichnet. Sie beträgt ca. 0,4-0,5 l/l und wird durch Zentrifugation aus einer Blutprobe bestimmt. Plasma ist eine Newtonsche Flüssigkeit, deren Viskosität die Zusammensetzung von Proteinen bestimmt und von der Temperatur abhängt. Die Viskosität wird am stärksten durch Globuline und Fibrinogen beeinflusst. Einige Forscher glauben, dass ein wichtigerer Faktor, der zu einer Veränderung der Plasmaviskosität führt, das Verhältnis von Proteinen ist: Albumin / Fibrinogen, Albumin / Globuline. Der Anstieg erfolgt während der Aggregation, bestimmt durch das nicht-newtonsche Verh alten von Vollblut, das die Aggregationsfähigkeit von roten Blutkörperchen bestimmt. Die physiologische Aggregation von Erythrozyten ist ein reversibler Prozess. Das ist es – die rheologischen Eigenschaften von Blut.
Die Bildung von Aggregaten durch Erythrozyten hängt von mechanischen, hämodynamischen, elektrostatischen, Plasma- und anderen Faktoren ab. Heutzutage gibt es mehrere Theorien, die den Mechanismus der Erythrozytenaggregation erklären. Am bekanntesten ist heute die Bridging-Theorie.der Mechanismus, durch den Brücken von großmolekularen Proteinen, Fibrinogen, Y-Globulinen auf der Oberfläche von Erythrozyten adsorbiert werden. Die Nettoaggregationskraft ist die Differenz zwischen der Scherkraft (verursacht Auflösung), der elektrostatischen Abstoßungsschicht der negativ geladenen Erythrozyten und der Kraft in den Brücken. Der Mechanismus, der für die Fixierung negativ geladener Makromoleküle an Erythrozyten verantwortlich ist, dh Y-Globulin, Fibrinogen, ist noch nicht vollständig verstanden. Es gibt eine Meinung, dass die Moleküle aufgrund der dispergierten Van-der-Waals-Kräfte und schwachen Wasserstoffbrückenbindungen verbunden sind.
Was hilft bei der Beurteilung der rheologischen Eigenschaften von Blut?
Warum kommt es zur Aggregation von Erythrozyten?
Erklärung der Erythrozytenaggregation wird auch durch Depletion erklärt, das Fehlen von hochmolekularen Proteinen in der Nähe von Erythrozyten, in deren Zusammenhang eine Druckwechselwirkung auftritt, ähnlich dem osmotischen Druck einer makromolekularen Lösung, die zu der führt Konvergenz von Schwebeteilchen. Darüber hinaus gibt es eine Theorie, die die Erythrozytenaggregation mit Erythrozytenfaktoren verknüpft, was zu einer Abnahme des Zetapotentials und einer Veränderung des Stoffwechsels und der Form der Erythrozyten führt.
Aufgrund der Beziehung zwischen der Viskosität und der Aggregationsfähigkeit von Erythrozyten ist eine umfassende Analyse dieser Indikatoren erforderlich, um die rheologischen Eigenschaften des Blutes und die Merkmale seiner Bewegung durch die Gefäße zu beurteilen. Eine der gebräuchlichsten und gut zugänglichen Methoden zur Messung der Aggregation ist die Bestimmung der ErythrozytenrateSedimentation. Die traditionelle Version dieses Tests ist jedoch nicht sehr aussagekräftig, da sie rheologische Eigenschaften nicht berücksichtigt.
Messverfahren
Untersuchungen zu rheologischen Eigenschaften des Blutes und Faktoren, die diese beeinflussen, lassen den Schluss zu, dass die Beurteilung der rheologischen Eigenschaften von Blut durch den Aggregatzustand beeinflusst wird. Heutzutage widmen Forscher der Untersuchung der mikrorheologischen Eigenschaften dieser Flüssigkeit mehr Aufmerksamkeit, aber auch die Viskosimetrie hat ihre Relevanz nicht verloren. Die Hauptmethoden zur Messung der Eigenschaften von Blut können in zwei Gruppen eingeteilt werden: mit einem homogenen Spannungs- und Dehnungsfeld - Kegelebene, Scheibe, zylindrische und andere Rheometer mit unterschiedlicher Geometrie der Arbeitsteile; mit relativ inhomogenem Verformungs- und Spannungsfeld - nach dem Erfassungsprinzip akustischer, elektrischer, mechanischer Schwingungen, nach der Stokes-Methode arbeitende Geräte, Kapillarviskosimeter. So werden die rheologischen Eigenschaften von Blut, Plasma und Serum gemessen.
Zwei Arten von Viskosimetern
Zwei Arten von Viskosimetern sind derzeit am weitesten verbreitet: Rotations- und Kapillarviskosimeter. Es werden auch Viskosimeter verwendet, deren Innenzylinder in der zu prüfenden Flüssigkeit schwimmt. Jetzt sind sie aktiv an verschiedenen Modifikationen von Rotationsrheometern beteiligt.
Schlussfolgerung
Es ist auch erwähnenswert, dass die bemerkenswerten Fortschritte in der Entwicklung der rheologischen Technologie es gerade erst ermöglichen, biochemische und biophysikalische Studien zu untersuchenBluteigenschaften zur Kontrolle der Mikroregulation bei metabolischen und hämodynamischen Störungen. Dennoch ist die Entwicklung von Methoden zur Analyse der Hämorheologie, die die Aggregation und die rheologischen Eigenschaften der Newtonschen Flüssigkeit objektiv wiedergeben würden, aktuell relevant.
