血液的流動(dòng)變形性質(zhì)

血液的流動(dòng)變形性質(zhì)

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

血液作為一種非牛頓型流體具有的流動(dòng)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(xì)胞（45%）：

紅細(xì)胞白細(xì)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(jī)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(xì)胞壓積H：紅細(xì)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(shí)際粘度。

血液粘度的幾種定義

2.相對(duì)粘度:指兩種粘度的比值，故為一無量綱的量。血液的相對(duì)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(xì)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(xì)胞壓積3.血漿粘度4.紅細(xì)胞的變形性5.紅細(xì)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(duì)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(xì)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(duì)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(duì)稱并形成網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)能力大的纖維蛋白原對(duì)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(xì)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(xì)胞變形性的影響因素1.紅細(xì)胞膜的粘彈性2.紅細(xì)胞的幾何形狀(表面積與體積之比)3.紅細(xì)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(xì)胞膜的粘彈性

紅細(xì)胞膜的脂雙層和骨架蛋白共同構(gòu)成了紅細(xì)胞膜，紅細(xì)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(xì)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(xì)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(xì)胞的變形性。第16頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

細(xì)胞的幾何形狀

(表面積與體積之比)

紅細(xì)胞表面積/體積之比也是影響紅細(xì)胞變形性的重要因素，如果紅細(xì)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(xì)胞的幾何形狀對(duì)細(xì)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(xì)胞的變形第18頁,共42頁，2024年2月25日，星期天

紅細(xì)胞內(nèi)液(胞液)的粘度紅細(xì)胞內(nèi)細(xì)胞漿的粘度稱為內(nèi)粘度，受細(xì)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(xì)胞平均血紅蛋白濃度和紅細(xì)胞年齡之間有一定關(guān)系，老化的紅細(xì)胞平均血紅蛋白濃度升高，紅細(xì)胞內(nèi)粘度升高，紅細(xì)胞可變形性降低。第19頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細(xì)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(xì)胞的聚集性紅細(xì)胞緡錢狀聚集體

在低切變率下，紅細(xì)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(jìn)而形成三維的立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，從而使血液流動(dòng)阻力增大，顯然紅細(xì)胞聚集性愈強(qiáng)，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(jì)紅細(xì)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(xì)胞聚散，流速高時(shí)血細(xì)胞呈分散狀態(tài)，血液粘度較低，血流緩慢時(shí)，血細(xì)胞處于聚集狀態(tài)，血液粘度較高。當(dāng)切變率為100—200S-1時(shí)，紅細(xì)胞呈分散狀態(tài)，1～50S-1時(shí)，紅細(xì)胞不斷聚集，小于1S-1時(shí)，紅細(xì)胞?？尚纬珊愣ǖ木奂?。在固定的流速時(shí)，紅細(xì)胞聚散主要與紅細(xì)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(xì)胞膜表面有較多的負(fù)電時(shí)，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(xì)胞表面，通過“橋接”作用促使細(xì)胞聚集。第22頁,共42頁，2024年2月25日，星期天紅細(xì)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(duì)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(shí)，人血的相對(duì)粘度隨溫度降低而增加。當(dāng)溫度升高至41℃以上時(shí)，由于血漿蛋白和紅細(xì)胞膜均出現(xiàn)變化，導(dǎo)致紅細(xì)胞硬度增加，使血液相對(duì)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(xì)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(xì)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(xì)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(xì)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?fàn)顩r下，紅細(xì)胞在血漿中聚集形成紅細(xì)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(jìn)一步升高，紅細(xì)胞緡錢狀聚集體逐漸解聚，血液的表觀粘度隨之降低；當(dāng)切變率達(dá)到一定值時(shí)，紅細(xì)胞緡錢狀聚集體幾乎分解成單個(gè)紅細(xì)胞。因此紅細(xì)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(xì)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(dòng)中，紅細(xì)胞會(huì)在流體動(dòng)力的作用下變形。在應(yīng)力很小時(shí)，紅細(xì)胞會(huì)被拉長；當(dāng)應(yīng)力進(jìn)一步增大，紅細(xì)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(dāng)當(dāng)切變率增大到一定值時(shí)，紅細(xì)胞變形和取向達(dá)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(xì)胞的聚集↑血漿蛋白質(zhì)→紅細(xì)胞表面的電特性→紅細(xì)胞的聚集2.血漿滲透壓血漿滲透壓→紅細(xì)胞的形狀、尺寸、膜的彈性→紅細(xì)胞的變形性3.血漿PH值血漿PH值↓→細(xì)胞膜變硬→紅細(xì)胞聚集性增加以及紅細(xì)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(yàn)，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(dòng)性所需要的最小剪切應(yīng)力，對(duì)于人體全血而言，只有施加于血液的切應(yīng)力達(dá)到一定值時(shí)，才能消除其內(nèi)部對(duì)抗并開始流動(dòng)。此切應(yīng)力臨界值τc稱為全血屈服應(yīng)力，血液流動(dòng)時(shí)，其內(nèi)部切應(yīng)力低于τc時(shí)，血液猶如固體，只會(huì)變形不會(huì)流動(dòng)。血液流變學(xué)數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)分析統(tǒng)計(jì)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(xì)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(xì)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(xì)胞可被拉長，順著流線運(yùn)動(dòng)，血液粘度進(jìn)一步降低，但降低不是無止境的，達(dá)到一個(gè)極限值或最低值，就是卡松粘度?？ㄋ烧扯扰c全血粘度高切粘度相關(guān)性非常顯著，故與紅細(xì)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(xì)管粘度計(jì)流量流量比粘度

毛細(xì)管粘度計(jì)示意圖第38頁,