- •Лекция 5
- •Течение и свойства жидкостей
- •Уравнение Бернулли.
- •1)Наклонная трубка тока постоянного сечения.
- •2)Горизонтальная трубка тока переменного сечения.
- •3) Измерение скорости жидкости. Трубка Пито.
- •7.1. Вязкость жидкости. Уравнение Ньютона. Ньютоновские и неньютоновские жидкости
- •7.2. Течение вязкой жидкости по трубам. Формула Пуазейля
- •Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.
- •9.1. Модели кровообращения
Факторы, влияющие на вязкость крови в организме.
Вязкость крови в живом организме зависит, в основном, от скорости сдвига, свойств плазмы, относительного объема эритроцитов и механических свойств эритроцитов, температуры.
Скорость сдвига.
Рис.
10. Зависимость вязкости крови и
ньютоновской жидкости от скорости
сдвига.
(рис.10).
При низких скоростях сдвига в крови эритроциты выстраиваются в монетные столбики. Это определяет высокую вязкость крови, которая, строго говоря, в этом случае не может рассматриваться как чистая жидкость. По мере увеличения скорости сдвига, агрегаты эритроцитов распадаются, и вязкость крови снижается, приближаясь постепенно к некоторому пределу. При высоких скоростях сдвига, например, в крупных артериях, кровь можно рассматривать как ньютоновскую жидкость. Только в этом случае кровь рассматривается как суспензия форменных элементов и ее свойства можно изучать in vitro на модели суспензии эритроцитов в физиологическом растворе.
Плазма.
Плазма ведёт себя как линейно-вязкая ньютоновская жидкость с относительной вязкостью 1,2. При рассмотрении течения в артериальных сосудах плазма принимается несжимаемой и вязкой с кинематической вязкостью 0,04 см2/с.
Неньютоновский характер крови обусловлен наличием форменных элементов крови, в основном, эритроцитов.
Гематокрит.
Рис. 11.Зависимость
вязкости крови от показателя гематокрита.
Механические свойства эритроцитарной мембраны. Особенности течения крови по крупным и мелким кровеносным сосудам
В кровеносных сосудах происходит ориентация и агрегация эритроцитов в монетные столбики, а в капиллярах деформация эритроцитов. Условия образования агрегатов в крупных и мелких сосудах различны. Это связано с соотношением размеров сосуда, эритроцита (dэр8 мкм) и агрегата (dагр=10dэр) (см. таблицу 2). Плотность эритроцитов возрастает по мере приближения к оси кровеносного сосуда, что приводит к уплощению профиля скорости, являющегося параболическим в случае ньютоновской жидкости. В прилегающих к стенке сосуда областях кровь оказывается менее плотной. Этот обедненный эритроцитами слой крови ( 1 мкм) является наименее вязким (отн 2, вместо 3,3). Кровь здесь движется быстрее.
В мелких сосудах толщина пристеночного слоя составляет существенную часть поперечного сечения, и, следовательно, гематокрит в капиллярах заметно меньше, чем в крупных сосудах.
Таблица 2.
№ |
Сосуды |
Соотношение размеров объектов |
Особенности структуры течения крови |
1 |
Крупные сосуды (аорта, артерии) |
dсос dагр, dсос dэр
|
Градиент скорости увеличивается. Агрегаты распадаются на отдельные эритроциты. Вязкость уменьшается. |
2 |
Мелкие сосуды (мелкие артерии, артериолы) |
dсос dагр, dсос =(5-20)dэр
|
Градиент скорости небольшой. Эритроциты собираются в агрегаты в виде монетных столбиков. Вязкость крови = 0.005 Па.с. |
3 |
Капилляры |
dсос dэр
|
Эритроциты, деформируясь, проходят через капилляры даже диаметром 3 мкм. |
При микроциркуляции эритроциты и плазма рассматриваются отдельно. Капилляры - мельчайшие сосуды диаметром от 5 до 10 мкм. При течении крови в капиллярах эритроциты проходят по одному и деформируются. Эритроциты протискиваются по капиллярам, диаметр которых меньше диаметра эритроцита (дискоцита).
Эритроциты представляют собой микроскопические двояковогнутые диски диаметром около 8 мкм, толщиной в центре около 1,4 и на периферии - около 2 мкм. В 1 см3 находится их около 5 миллионов эритроцитов. Основное содержимое эритроцита – белок-переносчик кислорода - гемоглобин. Мембрана эритроцита (толщина 7 – 10 нм) с внутренней стороны укреплена цитоскелетом. Наличие цитоскелета не делает эритроцит жестким. Места вогнутости на эритроцитарной мембране не привязаны к конкретным местам мембраны, а могут перемещаться. Эластичность мембраны эритроцита важна для течения крови по капиллярам. Эластичность эритроцитарной мембраны уменьшается со старением эритроцита, а также при некоторых патологиях.
На неньютоновское поведение крови влияют механические свойства мембран эритроцитов, сывороточных белков и плазмы крови, а также явление электровязкости. (Явление электровязкости - у макромолекул, несущих заряд, вязкость больше, поэтому вязкость белков в растворе минимальна в изоэлектрической точке).