Реология крови в норме
Кровь представляет собой взвесь (суспензию) клеток, которые находятся в плазме, состоящей из белковых и жировых молекул. К реологическим свойствам относятся вязкость и стабильность суспензии. Они определяют легкость ее движения – текучесть. Для улучшения микроциркуляции применяют инфузионную терапию, препараты, снижающие свертывание и соединение клеток в сгустки.
Нарушение реологии крови
Свойства крови, которые определяют ее прохождение по кровеносной системе, зависят от таких факторов:
- соотношения жидкой (плазменной) части и клеток (преимущественно эритроцитов);
- белкового состава плазмы;
- формы клеток;
- скорости движения;
- температуры.
Нарушения реологии проявляется в виде изменения вязкости и стабильности состояния суспензии. Они бывают местными (при воспалении или венозном застое), а также общими – при шоке или слабости сердечной деятельности. От реологических свойств зависит поступление кислорода, питательных веществ к клеткам.
Рекомендуем прочитать статью о сосудистом тонусе. Из нее вы узнаете о сосудистом тонусе и механизмах регуляции, причинах гипотонии и гипертонии, способах повышения и понижения тонуса сосудов.
А здесь подробнее об Аспирине при инфаркте.
Вязкость крови
При замедлении кровотока эритроциты располагаются не вдоль сосуда (как в норме), а в разных плоскостях, что снижает текучесть крови. В таком случае сосудам и сердцу требуются повышенные усилия для ее продвижения. Для измерения вязкости определяется такой показатель, как гематокрит. Он вычисляется делением объема клеток крови на весь объем. При нормальном состоянии вязкости в крови находится 45% клеток и 55% плазмы. Гематокрит здорового человека равен 0,45.
Чем выше этот показатель, тем хуже реологические характеристики крови, так как ее вязкость выше.
На уровень гематокрита может повлиять кровотечение, обезвоживание или, наоборот, избыточное разведение крови (например, при интенсивной инфузионной терапии). Охлаждение повышает гематокрит более чем в 1,5 раза.
Сладж-феномен
Если нарушается суспензионная стабильность, то есть взвешенное состояние эритроцитов, то кровь может разделиться на жидкую часть (плазму) и сгусток из эритроцитов, тромбоцитов и лейкоцитов. Это становится возможным благодаря объединению, прилипанию, склеиванию клеток. Такое явление называется сладжем, что в переводе означает ил или густую грязь. Сладж клеток крови приводит к тяжелому нарушению микроциркуляции.
Причины возникновения феномена разделения (сепарации) крови:
- недостаточность кровообращения из-за слабости сердца;
- застой крови в венах;
- спазм артерий или закупорка их просвета;
- заболевания крови с избыточным образованием клеток;
- обезвоживание при рвоте, поносе, приеме мочегонных;
- воспаление стенки сосуда;
- аллергические реакции;
- опухолевые процессы;
- нарушение клеточного заряда при дисбалансе электролитов;
- повышенное содержание белка в плазме.
Сладж-феномен приводит к понижению скорости движения крови, вплоть до ее полной остановки. Прямолинейное направление меняется на турбулентное, то есть возникают завихрения потока. Из-за большого количества скоплений кровяных клеток происходит сброс из артериальных в венозные сосуды (открываются шунты), образуются тромбы.
На тканевом уровне нарушаются процессы транспорта кислорода, питательных элементов, замедляются обмен веществ и восстановление клеток при повреждении.
Смотрите на видео о реологии крови и качестве сосудов:
Методы измерения реологии крови
Для исследования вязкости крови используют приборы, которые называются вискозиметрами или реометрами. В настоящее время распространены два типа:
- ротационные – кровь вращается в центрифуге, ее сдвиговое течение рассчитывается при помощи гемодинамических формул;
- капиллярные – кровь течет по трубке заданного диаметра под воздействием известной разницы давлений на концах, то есть воспроизводится физиологический режим кровотока.
Ротационные вискозиметры состоят из двух цилиндров разного диаметра, один из которых вложен в другой. Внутренний соединен с динамометром, а внешний вращается. Между ними находится кровь, она начинает перемещаться благодаря своей вязкости. Модификацией ротационного реометра является прибор с цилиндром, который свободно плавает в жидкости (аппарат Захарченко).
Ротационный реометр
Зачем нужно знать о гемодинамике
Так как на состояние кровотока оказывают большое влияние такие механические факторы, как давление в сосудах и скорость перемещения потока, то для их изучения применимы основные законы гемодинамики. С их помощью можно установить связь между основными параметрами кровообращения и свойствами крови.
Движение крови по сосудистой системе осуществляется благодаря разности давлений, она перемещается из зоны высокого к низкому. На этот процесс оказывают влияние вязкость, суспензионная стабильности и сопротивление стенок артерий. Последний показатель самый высокий в артериолах, так как у них наибольшая длина при небольшом диаметре. Основная сила сердечных сокращений тратится именно на продвижение крови в эти сосуды.
Сопротивление артериол в свою очередь сильно зависит от их просвета, на который действуют различные факторы внешней среды и стимулы вегетативной нервной системы. Эти сосуды называют кранами организма человека.
Длина может измениться в период роста, а также при работе скелетной мускулатуры (региональные артерии).
Во всех остальных случаях длина считается постоянным фактором, а просвет сосуда и вязкость крови относятся к переменным значениям, они определяют состояние кровотока.
Оценка показателей
Основными характеристиками гемодинамики в организме являются:
- Ударный объем – это количество крови, которое поступает в сосуды при сокращении сердца, его норма 70 мл.
- Фракция выброса – отношение систолического выброса в мл к остаточному объему крови в конце диастолы. Она составляет около 60%, если снижается до 45, то это признак систолической дисфункции (сердечной недостаточности). При падении ниже 40% состояние оценивается как критическое.
- Артериальное давление – систолическое от 100 до 140, диастолическое от 60 до 90 мм рт. ст. Все показатели ниже этого диапазона являются признаком гипотонии, а более высокие свидетельствуют об артериальной гипертензии.
- Общее периферическое сопротивление рассчитывается как отношение среднего артериального давления (диастолический показатель и треть от пульсового) к выбросу крови за минуту. Измеряется в дин х с х см-5, составляет от 700 до 1500 единиц в норме.
Для оценки реологических показателей определяют:
- Содержание эритроцитов. В норме 3,9 — 5,3 млн/мкл, оно понижено при анемии, разрушении (гемолизе), опухолях. Высокие показатели бывают при лейкозах, хроническом дефиците кислорода, сгущении крови.
- Гематокрит. У здоровых людей находится в пределах от 0,4 до 0,5. Повышен при пороках сердца, нарушениях дыхания, опухолях или кистах почек, обезвоживании. Снижается при анемии, избыточном вливании жидкостей.
- Вязкость. Нормой считается около 23 мПа×с. Увеличивается при атеросклерозе, сахарном диабете, болезнях дыхательной, пищеварительной систем, патологии почек, печени, приеме мочегонных, алкоголя. Снижается при анемии, интенсивном поступлении жидкости.
Препараты, улучшающие реологию крови
Для облегчения движения крови при повышенной вязкости используют:
- Гемодилюцию – разведение крови при помощи переливания плазмозаменителей (Реополиглюкин, Гелофузин, Волювен, Рефортан, Стабизол, Полиглюкин);
- антикоагулянтную терапию – Гепарин, Фраксипарин, Клексан, Фрагмин, Фенилин, Варфарин, Синкумар, Вессел Дуэ Ф, Цибор, Пентасан;
- антиагреганты – Плавикс, Ипатон, Кардиомагнил, Аспирин, Курантил, Иломедин, Брилинта.
Помимо препаратов применяется плазмаферез для удаления избытка белка из плазмы и улучшения суспензионной стабильности эритроцитов, а также облучение крови лазерным или ультрафиолетовым светом.
Реологические и гемодинамические свойства крови определяют доставку кислорода и питательных веществ к тканям. Первые зависят от соотношения количества клеток крови и объема жидкой части, а также стабильности клеточной взвеси в плазме. Показателями реологии крови является вязкость, гематокрит, содержание эритроцитов.
Гемодинамические параметры кровотока определяются при измерении давления, сердечного выброса и периферического сопротивления. Нарушения скорости потока крови приводит к замедлению обмена веществ в тканях. Для улучшения текучести используют медикаменты – плазмозаменители, антикоагулянты, антиагреганты.
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАФЕДРА
ПАТОФИЗИОЛОГИИ
______________________________________________________
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ
ГЕМОРЕОЛОГИИ
И
МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
Москва
2011
ГОСУДАРСТВЕННОЕ
БЮДЖЕТНОЕ ОБРАЗОВАТЕЛЬНОЕ УЧРЕЖДЕНИЕ
ВЫСШЕГО ПРОФЕССИОНАЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ
РОССИЙСКИЙ
НАЦИОНАЛЬНЫЙ ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ
МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
МИНЗДРАВСОЦРАЗВИТИЯ
РОССИЙСКОЙ ФЕДЕРАЦИИ
КАФЕДРА
ПАТОФИЗИОЛОГИИ
Рекомендуется
Учебно-методическим объединением по
медицинскому и фармацевтическому
образованию Российской федерации в
качестве учебного пособия для студентов
медицинских ВУЗов
ПАТОФИЗИОЛОГИЯ
ГЕМОРЕОЛОГИИ
И
МИКРОЦИРКУЛЯЦИИ
Москва
2011
Патофизиология
гемореологии и микроциркуляции.
Методическая разработка для самостоятельной
работы студентов лечебного, педиатрического
и стоматологического факультета. Под
редакцией проф. Г.В.Порядина, М., РНИМУ,
2011.
Данное пособие
предназначается для работы как в
аудитории, так и во внеаудиторное время
и направлено на изучение современных
представлений о гемореологии,
микроциркуляции, основных форм их
нарушений, их влияния на функции органов
и систем и принципов коррекции этих
нарушений.
Пособие составлено
в соответствии с утвержденной Минздравом
РФ программой и новым учебным планом
для высших медицинских учебных заведений.
Составитель: доц.
Н.Л.Богуш.
Под редакцией
проф. Г.В.Порядина.
Подготовка издания:
проф. Ж.М.Салмаси.
Российский
национальный исследовательский
медицинский университет, 2011
Богуш Н.Л.
ИНФОРМАЦИОННЫЙ
МАТЕРИАЛ
Реологические свойства крови в норме и патологии
Реология
(от греч.
теку и
– наука) – учение о деформациях и течении
жидкостей. Единицами измерения являются
сила сдвига и скорость сдвига, а их
отношение называется вязкостью и
выражается в сотых долях пуаза (сП).
Таким образом, вязкость представляет
собой величину внутреннего трения, или
свойство жидкости оказывать сопротивление
при смещении слоев. Чем меньше вязкость,
тем больше текучесть, и, наоборот, чем
больше вязкость, тем меньше (хуже)
текучесть.
С позиций реологии
жидкости можно разделить на ньютоновские,
к которым применим закон И. Ньютона о
ламинарном течении вязкой жидкости и
к которым относятся истинные растворы
– вода, масло, и неньютоновские, объединяющие
суспензии, такие как, например, кровь,
молоко, мокрота. Кровь как суспензия
имеет 3 принципиальные отличия в текучести
по сравнению с ньютоновскими жидкостями.
Вязкость крови
меняется в зависимости от скорости
ее тока (истинный раствор не меняет
свою вязкость при любой скорости
движения или в покое, если температура
и давление постоянны).Кровь протекает
по трубочкам=сосудам с различным
диаметром. При изменении диаметра
сосуда
вязкость крови изменяется, наименьшая
она в капилляре – 1,7-2,0 сП).Вязкость крови
меняется в зависимости от соотношения
форменных элементов и плазмы,
которое различно в разных участках
сосудистой сети (местный гематокрит),
и может изменяться при изменении
скорости кровотока (см. рис. 1), а также
при некоторых патологических состояних.
Рисунок 1.
Изменение местного гематокрита в
микроциркуляторном русле в зависимости
от скорости кровотока в приводящих
артериях [по Мчедлишвили, 1970].
Кровоток через
систему микроциркуляции определяется
в первую очередь реологическими
свойствами крови, меняющимися при
патологии и особенно значительно при
терминальных состояниях. Вязкость
цельной крови составляет в норме около
4-5 сП (в 1,5 раза выше вязкости плазмы), а
в патологических условиях колеблется
между 1,7 – 22,6 сП.
Рассмотрим основные
факторы, влияющие на реологические
свойства крови.
Вязкость крови
находится в обратной зависимости от
скорости ее движения: чем меньше
скорость, тем больше вязкость и хуже
текучесть. Понижением скорости тока
обусловлены, в частности, более высокие
показатели вязкости венозной крови.
При нарушении микроциркуляции в
состоянии престаза вязкость крови
повышается в 100-200 раз, в состоянии стаза
– кровь теряет свою текучесть.Показана прямая
линейная зависимость вязкости от
величины показателя гематокрита
(отношение объема форменных элементов
крови к объему крови; в норме около 0,45
л/л). Поскольку суммарный объем эритроцитов
в 160 раз превышает таковой лейкоцитов
и тромбоцитов, кровь можно рассматривать
как 2-фазную систему – взвесь эритроцитов
в плазме. При увеличении гематокрита
с 0,40 до 0,50 л/л вязкость крови возрастает
вдвое. Следует отметить колебания
величины гематокрита в сосудистом
русле (местный гематокрит): в капиллярах
он равен 0,12 л/л, в смешанной венозной и
артериальной крови – 0,45 л/л.Эритроциты (при
нормальном показателе гематокрита)
способствуют уменьшению вязкости крови
в капиллярах, т.к. кровь приобретает
неньютоновские свойства именно за счет
эритроцитов. Т.е. текучесть крови потому
очень высока, что она очень высока у
эритроцитов, которые ведут себя в
микрососудах как капельки жидкости.
Если в относительно больших сосудах
вязкость цельной крови в 1,5 раза больше
вязкости идентичного по концентрации
раствора гемоглобина, то в капиллярах
вязкость крови оказывается в 2 и более
раз меньше таковой раствора гемоглобина.
Решающим фактором в этой способности
эритроцитов является их деформируемость
(см. рис. 2). Установлена зависимость
вязкости плазмы от деформируемости
эритроцитов: чем меньше деформируемость,
тем больше вязкость. «Жесткие» клетки
увеличивают вязкость. Понижение
деформируемости может быть обусловлено
повышением концентрации ионов кальция
в мембране эритроцитов, что наблюдается,
в частности, при гипоксии. Вязкость
повышается при увеличении в крови
аномальных эритроцитов (например,
сфероцитов) и эритроцитов, содержащих
измененную структуру гемоглобина.Величина вязкости
обусловлена степенью агрегации форменных
элементов, в первую очередь эритроцитов.
Умеренная обратимая агрегация эритроцитов
с образованием “монетных столбиков”
в крупных сосудах признается нормальным
физиологическим явлением. Она обеспечивает
более эффективный перенос клеток в
потоке и способствует оксигенированию
тканей. Выраженная необратимая агрегация
является патологическим явлением,
повышающим вязкость крови. В свою
очередь, повышенная вязкость стимулирует
агрегацию форменных элементов.
Рисунок 2.
Прохождение эритроцитов по капилляру,
просвет которого меньше их диаметра.
Икроножная мышца крысы. 20 сутки после
денервации.
Пр
– просвет сосуда; ЯЭн – ядро эндотелиальной
клетки; Эр – эритроциты.
Вязкость крови
зависит от белкового и липидного состава
плазмы. Повышение содержания в плазме
крупнодисперсных белков приводит к
увеличению вязкости. Так, повышение
глобулинов до 1-2% сопровождается
увеличением вязкости вдвое. Повышают
вязкость крови тромбин и, особенно,
фибриноген (вязкость плазмы на 20% выше
вязкости сыворотки). Повышают вязкость
и продукты распада фибриногена (фибрина).
Альбумин, напротив, понижает вязкость
крови за счет того, что является активным
дезагрегантом. Большое значение имеет
липидный состав плазмы. Повышение
вязкости крови обнаружено при увеличении
отношения холестеринфосфолипиды, при
увеличении содержания липопротеидов
низкой и очень низкой плотности,
продуктов перекисного окисления
липидов.Ацидоз, в частности
гиперкапния, является фактором,
повышающим вязкость крови. Этот фактор,
наряду со снижением скорости тока
крови, обусловливает более высокую
вязкость венозной крови .Нарушение
структурирования потока крови в
микрососудах. В норме в середине потока
находятся эритроциты, ориентированные
продольно. При снижении кровотока или
ухудшении состояния эритроцитов они
располагаются поперек сосуда, приближаются
к стенкам сосуда, что еще более затрудняет
и замедляет кровоток (см. рис. 3).
Рисунок 3.
Скорость эритроцитов, ориентированных
вдоль оси сосуда, по сравнению с соседними,
расположенными поперечно [по Мчедлишвили,
1986].
Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
- #
Областью механики, изучающей особенности деформации и течения реальных сплошных сред, одни из представителей которых – неньютоновские жидкости, имеющие структурную вязкость, выступает реология. В данной статье рассмотрим реологические свойства крови. Что это такое, станет понятно.
Определение
Типичная неньютоновская жидкость – это кровь. Плазмой ее называют, если она лишена форменных элементов. Кровяной сывороткой является плазма, в которой отсутствует фибриноген.
Гемореология, или реология, изучает механические закономерности, в особенности как изменяются физколлоидные свойства крови при циркуляции с различной скоростью и на разных участках русла сосудов. Ее свойства, функциональное состояние кровеносного русла, сократительная способность сердца определяют движение крови в организме. Когда линейная скорость течения мала, кровяные частицы смещаются параллельно оси сосуда и друг к другу. В таком случае у потока слоистый характер, а течение называется ламинарным. Так в чем же заключаются реологические свойства? Об этом – далее.
Что такое число Рейнольдса?
В случае увеличения линейной скорости и превышения определенной величины, различной для всех сосудов, ламинарное течение превратится в вихревое, беспорядочное, называемое турбулентным. Скорость перехода ламинарного движения в турбулентное определяет число Рейнольдса, составляющее для кровеносных сосудов приблизительно 1160. По данным о числах Рейнольдса, турбулентность может быть только в тех местах, где ветвятся крупные сосуды, а также в аорте. По многим сосудам жидкость движется ламинарно.
Скорость и напряжение сдвига
Не только объемная и линейная скорость кровотока имеют значение, еще два важных параметра характеризуют движение к сосуду: скорость и напряжение сдвига. Напряжением сдвига характеризуется сила, действующая на единицу сосудистой поверхности в тангенциальном направлении к поверхности, измеряемая в паскалях или дин/см2. Скорость сдвига измеряют в секундах обратных (с-1), а означает она величину градиента скорости движения между движущимися параллельно слоями жидкости на единицу расстояния между ними.
От каких показателей зависят реологические свойства?
Отношение напряжения к скорости сдвига определяет вязкость крови, измеряемую в мПас. У цельной жидкости вязкость зависит от диапазона скорости сдвига 0,1-120с-1. Если скорость сдвига >100с-1, вязкость изменяется не так выраженно, а по достижении скорости сдвига 200с-1 почти не меняется. Величина, измеренная при высокой скорости сдвига, называется асимптотической. Принципиальные факторы, которые влияют на вязкость, – это деформируемость элементов клеток, гематокрит и агрегация. А с учетом того, что эритроцитов по сравнению с тромбоцитами и лейкоцитами гораздо больше, их в основном определяют красные клетки. Это отражается на реологических свойствах крови.
Факторы вязкости
Самый главный определяющий вязкость фактор – объемная концентрация эритроцитов, их средний объем и содержание, это называется гематокритом. Он составляет приблизительно 0,4-0,5 л/л и определяется центрифугированием из пробы крови. Плазма – это жидкость ньютоновская, вязкость которой определяет состав белков, и зависит она от температуры. На вязкость больше всего влияют глобулины и фибриноген. Некоторые исследователи считают, что более важный фактор, который ведет к изменению вязкости плазмы, – это соотношения белков: альбумин/фибриноген, альбумин/глобулины. Увеличение происходит при агрегации, определяемое неньютоновским поведением цельной крови, что обусловливает агрегационная способность эритроцитов. Агрегация эритроцитов физиологическая является обратимым процессом. Вот что это такое – реологические свойства крови.
Образование эритроцитами агрегатов зависит от факторов механических, гемодинамических, электростатических, плазменных и других. В наше время существует несколько теорий, которые объясняют механизм эритроцитной агрегации. Наиболее известна сегодня теория мостикового механизма, по которой мостики из крупномолекулярных белков, фибриногена, Y-глобулинов адсорбируются на поверхности эритроцитов. Сила агрегации чистая – это разность между сдвиговой силой (вызывает дезагрегацию), слой электростатического отталкивания эритроцитов, которые заряжены отрицательно, силой в мостиках. Механизм, отвечающий за фиксацию отрицательно заряженных макромолекул на эритроцитах, то есть Y-глобулина, фибриногена, пока еще не совсем понятен. Существуем мнение, что молекулы сцепляются благодаря дисперсным силам Ван-дер-Ваальса и слабых водородных связей.
Что помогают оценить реологические свойства крови?
По какой причине происходит агрегация эритроцитов?
Объяснение агрегации эритроцитов также объясняют истощением, отсутствием высокомолекулярных белков близко к эритроцитам, в связи с чем появляется взаимодействие давления, по природе схожее с давлением макромолекулярного раствора осмотическим, приводящим к сближению частиц суспендированных. К тому же существует теория, связывающая агрегацию эритроцитов с эритроцитарными факторами, приводящими к уменьшению дзета-потенциала и изменению метаболизма и формы эритроцитов.
Из-за взаимосвязи вязкости и агрегационной способности эритроцитов, чтобы оценить реологические свойства крови и особенности движения ее по сосудам, нужно провести комплексный анализ данных показателей. Один из самых распространенных и вполне доступных методов для измерения агрегации – это оценка скорости эритроцитной седиментации. Однако традиционный вариант этого теста малоинформативен, поскольку в нем не учитываются реологические характеристики.
Методы измерения
Согласно исследованиям реологических кровяных характеристик и факторов, которые на них влияют, можно заключить, что на оценку реологических свойств крови влияет агрегационное состояние. В наше время исследователи уделяют больше внимания на изучение микрореологических свойств этой жидкости, однако и вискозиметрия также актуальности не утратила. Основные методы для измерения свойств крови можно условно разделить на две группы: с полем напряжений и деформаций однородным – конусплоскость, дисковые, цилиндрические и прочие реометры, имеющие различную геометрию рабочих частей; с полем деформаций и напряжений относительно неоднородным – по регистрационному принципу акустических, электрических, механических колебаний, приборы, которые работают по методу Стокса, капиллярные вискозиметры. Так измеряются реологические свойства крови, плазмы и сыворотки.
Два типа вискозиметров
Самое большое распространение сейчас имеют два типа вискозиметров: ротационные и капиллярные. Также применяются вискозиметры, внутренний цилиндр которых плавает в жидкости, которая испытывается. Сейчас активно занимаются различными модификациями ротационных реометров.
Заключение
Стоит также отметить, что заметный прогресс развития реологической техники как раз и позволяет изучать биохимические и биофизические свойства крови, чтобы управлять микрорегуляцией при метаболических и гемодинамических расстройствах. Тем не менее актуальна на данный момент разработка методов для анализа гемореологии, которые бы объективно отражали агрегационные и реологические свойства ньютоновской жидкости.