Mekaniikan ala, joka tutkii todellisten jatkuvien väliaineiden muodonmuutos- ja virtauspiirteitä, joiden yksi edustajista on ei-newtonilaisia nesteitä, joilla on rakenteellinen viskositeetti, on reologia. Tässä artikkelissa tarkastelemme veren reologisia ominaisuuksia. Mitä se on, tulee selväksi.
Määritelmä
Tyypillinen ei-newtonilainen neste on veri. Sitä kutsutaan plasmaksi, jos siinä ei ole muodostuneita alkuaineita. Seerumi on plasma, josta puuttuu fibrinogeeni.
Hemorheologia eli reologia tutkii mekaanisia kuvioita, erityisesti kuinka veren fysikaaliset ja kolloidiset ominaisuudet muuttuvat verenkierron aikana eri nopeuksilla ja verisuonikerroksen eri osissa. Sen ominaisuudet, verenkierron toimintatila, sydämen supistumiskyky määräävät veren liikkeen kehossa. Kun lineaarinen virtausnopeus on pieni, verihiukkaset liikkuvat yhdensuuntaisesti suonen akselin kanssa ja toisiaan kohti. Tässä tapauksessa virtauksella on kerroksellinen luonne, ja virtausta kutsutaan laminaariseksi. Mitä siis ovatreologiset ominaisuudet? Siitä lisää myöhemmin.
Mikä on Reynoldsin luku?
Jos lineaarinen nopeus kasvaa ja ylittää tietyn arvon, joka on erilainen kaikilla aluksilla, laminaarivirtaus muuttuu pyörteeksi, kaoottiseksi, jota kutsutaan turbulentiksi. Siirtymänopeus laminaarisesta pyörteiseen liikkeestä määrää Reynoldsin luvun, joka on verisuonille noin 1160. Reynoldsin lukujen mukaan turbulenssia voi esiintyä vain niissä paikoissa, joissa suuret suonet haarautuvat, sekä aortassa. Neste liikkuu laminaarisesti monien suonten läpi.
Nopeus ja leikkausjännitys
Ei vain veren virtauksen tilavuus- ja lineaarinen nopeus ole tärkeä, vaan kaksi muutakin tärkeää parametria kuvaavat liikettä kohti suonet: nopeus ja leikkausjännitys. Leikkausjännitys kuvaa voimaa, joka vaikuttaa verisuonen pinnan yksikköön pintaa tangentiaalisessa suunnassa, mitattuna pascaleina tai dyneinä/cm2. Leikkausnopeus mitataan käänteissekunteina (s-1), mikä tarkoittaa, että se on samansuuntaisesti liikkuvien nestekerrosten välisen liikkeen nopeuden gradientin suuruus per yksikköetäisyys niiden välillä.
Mistä indikaattoreista reologiset ominaisuudet riippuvat?
Jännityksen suhde leikkausnopeuteen määrittää veren viskositeetin mPas:ina mitattuna. Kiinteän nesteen viskositeetti riippuu leikkausnopeusalueesta 0,1-120s-1. Jos leikkausnopeus on >100s-1, viskositeetti ei muutu niin selvästi ja leikkausnopeuden 200s-1 saavuttamisen jälkeen ei juuri mitäänon muuttumassa. Suurella leikkausnopeudella mitattua arvoa kutsutaan asymptoottiseksi. Tärkeimmät viskositeettiin vaikuttavat tekijät ovat soluelementtien deformoituvuus, hematokriitti ja aggregaatio. Ja kun otetaan huomioon se tosiasia, että punasoluja on paljon enemmän kuin verihiutaleita ja valkosoluja, ne määrittävät pääasiassa punasolut. Tämä heijastuu veren reologisiin ominaisuuksiin.
Viskositeettitekijät
Tärkein viskositeetin määräävä tekijä on punasolujen tilavuuspitoisuus, niiden keskimääräinen tilavuus ja pitoisuus, tätä kutsutaan hematokriittiksi. Se on noin 0,4-0,5 l/l ja se määritetään sentrifugoimalla verinäytteestä. Plasma on newtonilainen neste, jonka viskositeetti määrää proteiinien koostumuksen ja se riippuu lämpötilasta. Viskositeettiin vaikuttavat eniten globuliinit ja fibrinogeeni. Jotkut tutkijat uskovat, että tärkeämpi tekijä, joka johtaa plasman viskositeetin muutokseen, on proteiinien suhde: albumiini / fibrinogeeni, albumiini / globuliinit. Kasvu tapahtuu aggregaation aikana, jonka määrää kokoveren ei-newtonilainen käyttäytyminen, mikä määrää punasolujen aggregaatiokyvyn. Punasolujen fysiologinen aggregaatio on palautuva prosessi. Sitä se on – veren reologiset ominaisuudet.
Erytrosyyttien aggregaattien muodostuminen riippuu mekaanisista, hemodynaamisista, sähköstaattisista, plasma- ja muista tekijöistä. Nykyään on olemassa useita teorioita, jotka selittävät punasolujen aggregaation mekanismin. Nykyään tunnetuin on siltateoria.mekanismi, jolla suurimolekyylisistä proteiineista, fibrinogeenista ja Y-globuliineista muodostuvat sillat adsorboituvat erytrosyyttien pinnalle. Nettoaggregaatiovoima on leikkausvoiman (aiheuttaa hajoamisen), negatiivisesti varautuneiden punasolujen sähköstaattisen hylkimiskerroksen ja siltojen voiman välinen ero. Mekanismia, joka vastaa negatiivisesti varautuneiden makromolekyylien kiinnittymisestä erytrosyyteihin, eli Y-globuliiniin, fibrinogeeniin, ei ole vielä täysin ymmärretty. On olemassa mielipide, että molekyylit ovat sidoksissa hajallaan olevien van der Waalsin voimien ja heikkojen vetysidosten vuoksi.
Mikä auttaa arvioimaan veren reologisia ominaisuuksia?
Miksi punasolujen aggregaatiota tapahtuu?
Punasolujen aggregaation selitys selittyy myös ehtymisellä, suurimolekyylisten proteiinien puuttumisella punasolujen lähellä, minkä yhteydessä ilmenee painevuorovaikutus, joka on luonteeltaan samanlainen kuin makromolekyyliliuoksen osmoottinen paine, mikä johtaa suspendoituneiden hiukkasten konvergenssi. Lisäksi on olemassa teoria, joka yhdistää punasolujen aggregaation erytrosyyttitekijöihin, mikä johtaa zeta-potentiaalin vähenemiseen ja erytrosyyttien aineenvaihdunnan ja muodon muutokseen.
Erytrosyyttien viskositeetin ja aggregaatiokyvyn välisen suhteen vuoksi, jotta voidaan arvioida veren reologisia ominaisuuksia ja sen liikkumisen piirteitä verisuonten läpi, on tarpeen suorittaa kattava analyysi näistä indikaattoreista. Yksi yleisimmistä ja helposti saatavilla olevista menetelmistä aggregaation mittaamiseksi on punasolujen määrän arviointisedimentaatio. Tämän testin perinteinen versio ei kuitenkaan ole kovin informatiivinen, koska se ei ota huomioon reologisia ominaisuuksia.
Mittausmenetelmät
Veren reologisia ominaisuuksia ja niihin vaikuttavia tekijöitä koskevien tutkimusten perusteella voidaan päätellä, että aggregaatiotila vaikuttaa veren reologisten ominaisuuksien arviointiin. Nykyään tutkijat kiinnittävät enemmän huomiota tämän nesteen mikroreologisten ominaisuuksien tutkimukseen, mutta viskometria ei ole myöskään menettänyt merkitystään. Tärkeimmät menetelmät veren ominaisuuksien mittaamiseksi voidaan jakaa kahteen ryhmään: homogeenisella jännitys- ja jännityskentällä - kartio-taso-, kiekko-, lieriömäiset ja muut reometrit, joilla on erilainen työosien geometria; joiden muodonmuutos- ja jännityskenttä on suhteellisen epähomogeeninen - akustisten, sähköisten, mekaanisten värähtelyjen rekisteröintiperiaatteen mukaan, Stokes-menetelmän mukaan toimivat laitteet, kapillaariviskosimetrit. Näin mitataan veren, plasman ja seerumin reologiset ominaisuudet.
Kaksi tyyppiä viskosimetriä
Kaksi tyyppistä viskosimetriä ovat tällä hetkellä yleisimpiä: rotaatio- ja kapillaarimittareita. Käytössä on myös viskosimetrit, joiden sisäsylinteri kelluu testattavassa nesteessä. Nyt he ovat aktiivisesti mukana erilaisissa rotaatioreometrien muunnelmissa.
Johtopäätös
On myös syytä huomata, että reologisen tekniikan kehityksen huomattava edistyminen mahdollistaa vain biokemiallisen ja biofysikaalisen tutkimuksenveren ominaisuuksia aineenvaihdunnan ja hemodynaamisten häiriöiden mikrosäätelyn säätelemiseksi. Siitä huolimatta, että hemorheologian analysointimenetelmiä, jotka kuvastaisivat objektiivisesti Newtonin nesteen aggregaatiota ja reologisia ominaisuuksia, on tällä hetkellä ajankohtainen.
