第七章 血液的流動(dòng)變形性質(zhì)

1、第七章 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%）,血漿的組成,血漿（plasma） : 水、血漿蛋白、脂蛋白、 酶、激素、維生素、無(wú)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,血液的

2、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。,,血液的非牛頓性,1.表觀粘度: 指非牛頓流體在某一切變率下測(cè)得的實(shí)際粘度。,

3、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(wú)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,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),1.剪切率對(duì)血液粘度的影響,,,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,2.紅細(xì)胞壓積,

4、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↑,4. 血液的變形性,,雙凹圓盤(pán)狀，直徑約7.5 µm;中央淺染、較薄，厚約1 µm ；周緣較厚，約2 µm ，無(wú)核，無(wú)細(xì)胞器

5、，胞質(zhì)內(nèi)充滿血紅蛋白（hemoglobin，Hb），故呈紅色,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,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

6、控制和調(diào)節(jié)著紅細(xì)胞的變形性。,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(jiàn)細(xì)胞的幾何形狀對(duì)細(xì)胞可變形性有很大的影響。,,紅細(xì)胞的 變形,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)

7、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。,紅細(xì)胞的變形性的影響,,,,5.紅細(xì)胞的聚集性,紅細(xì)胞緡錢(qián)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(qián)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

8、之降低，因此，可以種用測(cè)量血液粘度來(lái)估計(jì)紅細(xì)胞聚集性。,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铩Ｔ诠潭ǖ牧魉贂r(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(lèi)有密切關(guān)系，細(xì)胞膜表面有較多的負(fù)電時(shí)

9、，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(guò)“橋接”作用促使細(xì)胞聚集。,紅細(xì)胞的聚集性,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,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,7.溫度：溫度對(duì)血液粘度的影響比較復(fù)雜，無(wú)簡(jiǎn)

10、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。,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,紅細(xì)胞的變形性、聚集性,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(qián)狀

11、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(qián)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(qián)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,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(zhǎng)；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

12、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)。,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↑,第三節(jié) 血液的屈服應(yīng)力,Chien其人通過(guò)試

13、驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)血液的流變特性可以通過(guò)以下本構(gòu)方程（即應(yīng)力與應(yīng)變率關(guān)系）來(lái)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。,屈服應(yīng)力,卡松屈服應(yīng)力的意義,卡松屈服應(yīng)力表示，使血液開(kāi)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(kāi)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)

14、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).,卡松粘度,隨著剪切率的增加，紅細(xì)胞緡錢(qián)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(zhǎng)，順著流線運(yùn)動(dòng)，血液粘度進(jìn)一步降低，但降低不是無(wú)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)。,,全血粘度測(cè)量,,,毛細(xì)管粘度計(jì),流量流量比粘度,毛細(xì)管粘度計(jì)