血液的流動變形性質(zhì)

血液的流動變形性質(zhì)

血液流變學(xué)：研究血液及其有形成分與流動規(guī)律的科學(xué)

血液作為一種非牛頓型流體具有的流動和凝固特性第2頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第一節(jié)血液的組成及理化特性

血細胞（45%）：

紅細胞白細胞血小板血漿（55%）第3頁,共42頁，2024年2月25日，星期天血漿的組成血漿（plasma）:

水、血漿蛋白、脂蛋白、酶、激素、維生素、無機鹽和各種代謝產(chǎn)物血漿蛋白:白蛋白、球蛋白、纖維蛋白第4頁,共42頁，2024年2月25日，星期天血液的理化性質(zhì)1.紅細胞壓積H：紅細胞體積與全血總體積之比2.血液的比重:1.050～1.060g/cm3(4℃)3.全血的PH值：7.4～7.74.血沉:血漿球蛋白↑、纖維蛋白原↑、膽固醇↑→疊連↑→血沉↑第5頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第二節(jié)血液的流變學(xué)特性非牛頓流體就是不服從式（1）的流體。

其中τ為剪切應(yīng)力，Pa；μ為粘度，Pa·s，為剪切率。第6頁,共42頁，2024年2月25日，星期天血液的非牛頓性第7頁,共42頁，2024年2月25日，星期天1.表觀粘度:指非牛頓流體在某一切變率下測得的實際粘度。

血液粘度的幾種定義

2.相對粘度:指兩種粘度的比值，故為一無量綱的量。血液的相對粘度是全血粘度與血漿粘度的比。

3.還原粘度:全血粘度與紅細胞比容的比值第8頁,共42頁，2024年2月25日，星期天二、影響血液粘度的因素

1.剪切應(yīng)變率2.紅細胞壓積3.血漿粘度4.紅細胞的變形性5.紅細胞的聚集性6.溫度7.管徑8.管壁滑移效應(yīng)第9頁,共42頁，2024年2月25日，星期天1.剪切率對血液粘度的影響第10頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

圖1圓管內(nèi)的層流圖2縱截面剪切率流體在圓管中的層流第11頁,共42頁，2024年2月25日，星期天2.紅細胞壓積第12頁,共42頁，2024年2月25日，星期天3.血漿粘度血漿粘度：主要是血漿的蛋白成分所形成，血漿蛋白對血漿粘度的影響決定于血漿蛋白質(zhì)的含量。其中以結(jié)構(gòu)不對稱并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能力大的纖維蛋白原對血漿粘度影響最大，其次是球蛋白分子，白蛋白最小等。

【正常參考值】

1.59—1.61

mpa.s

血漿粘度↑→全血粘度↑第13頁,共42頁，2024年2月25日，星期天4.血液的變形性

雙凹圓盤狀，直徑約7.5μm;中央淺染、較薄，厚約1μm；周緣較厚，約2μm，無核，無細胞器，胞質(zhì)內(nèi)充滿血紅蛋白（hemoglobin，Hb），故呈紅色第14頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞變形性的影響因素1.紅細胞膜的粘彈性2.紅細胞的幾何形狀(表面積與體積之比)3.紅細胞內(nèi)液(胞液)的粘度

第15頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞膜的粘彈性

紅細胞膜的脂雙層和骨架蛋白共同構(gòu)成了紅細胞膜，紅細胞膜的骨架主要由幾種纖維蛋白構(gòu)成的纖維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)組成。紅細胞膜的成分，以及這些成分在膜中的結(jié)構(gòu)和排列異常又決定著紅細胞膜的力學(xué)性質(zhì)(粘彈性)。因此，膜的粘彈性變化控制和調(diào)節(jié)著紅細胞的變形性。第16頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

細胞的幾何形狀

(表面積與體積之比)

紅細胞表面積/體積之比也是影響紅細胞變形性的重要因素，如果紅細胞為球形、橢圓形和其他形狀，則由于表面積與體積之比降低，故其變形能力也降低。由此可見細胞的幾何形狀對細胞可變形性有很大的影響。

第17頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞的變形第18頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

紅細胞內(nèi)液(胞液)的粘度紅細胞內(nèi)細胞漿的粘度稱為內(nèi)粘度，受細胞平均血紅蛋白濃度和血紅蛋白物理化學(xué)性質(zhì)的影響。紅細胞平均血紅蛋白濃度和紅細胞年齡之間有一定關(guān)系，老化的紅細胞平均血紅蛋白濃度升高，紅細胞內(nèi)粘度升高，紅細胞可變形性降低。第19頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞的變形性的影響第20頁,共42頁，2024年2月25日，星期天5.紅細胞的聚集性紅細胞緡錢狀聚集體

在低切變率下，紅細胞因大分子血漿蛋白的橋聯(lián)作用，形成緡錢狀的聚集體，并進而形成三維的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使血液流動阻力增大，顯然紅細胞聚集性愈強，形成的聚集體愈大，血液粘度升高愈顯著，隨切變率的升高，這種立體結(jié)構(gòu)逐漸破壞，血液的表觀粘度隨之降低，因此，可以種用測量血液粘度來估計紅細胞聚集性。第21頁,共42頁，2024年2月25日，星期天與聚集有關(guān)的因素切變率直接影響血細胞聚散，流速高時血細胞呈分散狀態(tài)，血液粘度較低，血流緩慢時，血細胞處于聚集狀態(tài)，血液粘度較高。當切變率為100—200S-1時，紅細胞呈分散狀態(tài)，1～50S-1時，紅細胞不斷聚集，小于1S-1時，紅細胞?？尚纬珊愣ǖ木奂?。在固定的流速時，紅細胞聚散主要與紅細胞膜表面所帶電荷多少和血漿中的高分子蛋白物質(zhì)種類有密切關(guān)系，細胞膜表面有較多的負電時，由于靜電排斥作用，不易發(fā)生聚集；反之，則易聚集。血漿中高分子物質(zhì)如纖維蛋白元、凝血酶元等可吸附于細胞表面，通過“橋接”作用促使細胞聚集。第22頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞的聚集性第23頁,共42頁，2024年2月25日，星期天6.管徑的影響Fahraeus-Lindqvist效應(yīng):在管徑小于1mm的血管中，血液的表觀粘度隨血管的管徑的減小而降低第24頁,共42頁，2024年2月25日，星期天管徑的影響法-林效應(yīng)：在管徑小于1mm的血管中，血液的表觀粘度隨血管的管徑的減小而降低產(chǎn)生的原因：血漿層RCR第25頁,共42頁，2024年2月25日，星期天7.溫度：溫度對血液粘度的影響比較復(fù)雜，無簡單規(guī)律可循。溫度低于20℃時，人血的相對粘度隨溫度降低而增加。當溫度升高至41℃以上時，由于血漿蛋白和紅細胞膜均出現(xiàn)變化，導(dǎo)致紅細胞硬度增加，使血液相對粘度升高。

第26頁,共42頁，2024年2月25日，星期天三.血液非牛頓粘度的原因1.紅細胞聚集是影響低切變率下血液非牛頓性的主要原因2.紅細胞變形是影響高切變率下血液非牛頓性的主要原因3.血漿因素第27頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細胞的變形性、聚集性第28頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

紅細胞聚集是影響低切變率下血液非牛頓性的主要原因

在靜止狀況下，紅細胞在血漿中聚集形成紅細胞緡錢狀聚集體，隨切變率的升高，這種立體結(jié)構(gòu)逐漸破壞；隨著切變率的進一步升高，紅細胞緡錢狀聚集體逐漸解聚，血液的表觀粘度隨之降低；當切變率達到一定值時，紅細胞緡錢狀聚集體幾乎分解成單個紅細胞。因此紅細胞聚集是影響低切變率下血液非牛頓性的主要原因

第29頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

紅細胞變形是影響高切變率下血液非牛頓性的主要原因

在血液流動中，紅細胞會在流體動力的作用下變形。在應(yīng)力很小時，紅細胞會被拉長；當應(yīng)力進一步增大，紅細胞就有明顯變形，并隨流線方向排列，致使血流阻力降低，全血粘度下降；當當切變率增大到一定值時，紅細胞變形和取向達到極限，不再隨切變率變化，血液表觀粘度趨于常數(shù)。第30頁,共42頁，2024年2月25日，星期天血漿因素1.血漿蛋白質(zhì)纖維蛋白質(zhì)→紅細胞的聚集↑血漿蛋白質(zhì)→紅細胞表面的電特性→紅細胞的聚集2.血漿滲透壓血漿滲透壓→紅細胞的形狀、尺寸、膜的彈性→紅細胞的變形性3.血漿PH值血漿PH值↓→細胞膜變硬→紅細胞聚集性增加以及紅細胞變形能力下降↓→血液的表觀粘度↑第31頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第三節(jié)血液的屈服應(yīng)力

Chien其人通過試驗，發(fā)現(xiàn)血液的流變特性可以通過以下本構(gòu)方程（即應(yīng)力與應(yīng)變率關(guān)系）來描述：

上式稱為卡松方程。τc稱為卡松屈服應(yīng)力，ηc稱為卡松粘度。第32頁,共42頁，2024年2月25日，星期天屈服應(yīng)力第33頁,共42頁，2024年2月25日，星期天卡松屈服應(yīng)力的意義卡松屈服應(yīng)力表示，使血液開始流動性所需要的最小剪切應(yīng)力，對于人體全血而言，只有施加于血液的切應(yīng)力達到一定值時，才能消除其內(nèi)部對抗并開始流動。此切應(yīng)力臨界值τc稱為全血屈服應(yīng)力，血液流動時，其內(nèi)部切應(yīng)力低于τc時，血液猶如固體，只會變形不會流動。血液流變學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計分析統(tǒng)計表明,卡松屈服應(yīng)力與全血低切粘度相關(guān)性十分顯著,故與紅細胞聚集性有關(guān).第34頁,共42頁，2024年2月25日，星期天卡松粘度

隨著剪切率的增加，紅細胞緡錢狀聚集體逐漸瓦解直至完全分散，血液表觀粘度降低，剪切率繼續(xù)增大，紅細胞可被拉長，順著流線運動，血液粘度進一步降低，但降低不是無止境的，達到一個極限值或最低值，就是卡松粘度。卡松粘度與全血粘度高切粘度相關(guān)性非常顯著，故與紅細胞的變形性有關(guān)。第35頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

全血粘度測量第36頁,共42頁，2024年2月25日，星期天第37頁,共42頁，2024年2月25日，星期天毛細管粘度計流量流量比粘度

毛細管粘度計示意圖第38頁,