Le domaine de la mécanique qui étudie les caractéristiques de déformation et d'écoulement de milieux continus réels, dont l'un des représentants sont des fluides non newtoniens à viscosité structurelle, est la rhéologie. Dans cet article, nous considérons les propriétés rhéologiques du sang. Ce que c'est deviendra clair.
Définition
Un liquide non newtonien typique est le sang. Il est appelé plasma s'il est dépourvu d'éléments formés. Le sérum est un plasma dépourvu de fibrinogène.
L'hémorhéologie, ou rhéologie, étudie les schémas mécaniques, en particulier la manière dont les propriétés physiques et colloïdales du sang changent au cours de la circulation à différentes vitesses et dans différentes parties du lit vasculaire. Ses propriétés, l'état fonctionnel de la circulation sanguine, la contractilité du cœur déterminent le mouvement du sang dans le corps. Lorsque la vitesse d'écoulement linéaire est faible, les particules de sang se déplacent parallèlement à l'axe du vaisseau et les unes vers les autres. Dans ce cas, le flux a un caractère en couches et le flux est appelé laminaire. Quels sont doncPropriétés rhéologiques? Plus d'informations à ce sujet plus tard.
Quel est le nombre de Reynolds ?
En cas d'augmentation de la vitesse linéaire et de dépassement d'une certaine valeur, qui est différente pour tous les vaisseaux, le flux laminaire va se transformer en un vortex, chaotique, dit turbulent. Le taux de transition du mouvement laminaire au mouvement turbulent détermine le nombre de Reynolds, qui est d'environ 1160 pour les vaisseaux sanguins. Selon les nombres de Reynolds, la turbulence ne peut se produire qu'aux endroits où les gros vaisseaux se ramifient, ainsi que dans l'aorte. Le fluide se déplace laminairement à travers de nombreux vaisseaux.
Vitesse et contrainte de cisaillement
Non seulement la vitesse volumétrique et linéaire du flux sanguin est importante, mais deux autres paramètres importants caractérisent le mouvement vers le vaisseau: la vitesse et la contrainte de cisaillement. La contrainte de cisaillement caractérise la force agissant sur une unité de la surface vasculaire dans la direction tangentielle à la surface, mesurée en pascals ou dynes/cm2. Le taux de cisaillement est mesuré en secondes réciproques (s-1), ce qui signifie qu'il s'agit de l'amplitude du gradient de la vitesse de déplacement entre des couches de fluide se déplaçant en parallèle par unité de distance entre elles.
De quels indicateurs dépendent les propriétés rhéologiques ?
Le rapport entre la contrainte et le taux de cisaillement détermine la viscosité du sang, mesurée en mPas. Pour un fluide solide, la viscosité dépend de la plage de taux de cisaillement de 0,1 à 120s-1. Si le taux de cisaillement est >100s-1, la viscosité ne change pas aussi prononcé, et après avoir atteint le taux de cisaillement de 200s-1 presque paschange. La valeur mesurée à fort taux de cisaillement est dite asymptotique. Les principaux facteurs qui affectent la viscosité sont la déformabilité des éléments cellulaires, l'hématocrite et l'agrégation. Et étant donné qu'il y a beaucoup plus de globules rouges que de plaquettes et de globules blancs, ils sont principalement déterminés par les globules rouges. Cela se reflète dans les propriétés rhéologiques du sang.
Facteurs de viscosité
Le facteur le plus important déterminant la viscosité est la concentration volumique des globules rouges, leur volume moyen et leur contenu, c'est ce qu'on appelle l'hématocrite. Elle est d'environ 0,4-0,5 l/l et est déterminée par centrifugation à partir d'un échantillon de sang. Le plasma est un fluide newtonien dont la viscosité détermine la composition des protéines et qui dépend de la température. La viscosité est la plus affectée par les globulines et le fibrinogène. Certains chercheurs pensent qu'un facteur plus important qui entraîne une modification de la viscosité plasmatique est le rapport protéines: albumine/fibrinogène, albumine/globulines. L'augmentation se produit pendant l'agrégation, déterminée par le comportement non newtonien du sang total, qui détermine la capacité d'agrégation des globules rouges. L'agrégation physiologique des érythrocytes est un processus réversible. C'est de cela qu'il s'agit - les propriétés rhéologiques du sang.
La formation d'agrégats par les érythrocytes dépend de facteurs mécaniques, hémodynamiques, électrostatiques, plasmatiques et autres. De nos jours, il existe plusieurs théories qui expliquent le mécanisme d'agrégation des érythrocytes. La plus connue aujourd'hui est la théorie du pontage.le mécanisme par lequel les ponts de grandes protéines moléculaires, le fibrinogène, les Y-globulines sont adsorbés à la surface des érythrocytes. La force d'agrégation nette est la différence entre la force de cisaillement (provoque la désagrégation), la couche de répulsion électrostatique des érythrocytes, qui sont chargés négativement, et la force dans les ponts. Le mécanisme responsable de la fixation des macromolécules chargées négativement sur les érythrocytes, c'est-à-dire la Y-globuline, le fibrinogène, n'est pas encore entièrement compris. Il existe une opinion selon laquelle les molécules sont liées en raison des forces de van der Waals dispersées et des liaisons hydrogène faibles.
Qu'est-ce qui aide à évaluer les propriétés rhéologiques du sang ?
Pourquoi l'agrégation des érythrocytes se produit-elle ?
L'explication de l'agrégation érythrocytaire s'explique également par la déplétion, l'absence de protéines de haut poids moléculaire proches des érythrocytes, en relation avec laquelle apparaît une interaction de pression, de nature similaire à la pression osmotique d'une solution macromoléculaire, conduisant à la convergence des particules en suspension. De plus, il existe une théorie reliant l'agrégation des érythrocytes aux facteurs érythrocytaires, entraînant une diminution du potentiel zêta et une modification du métabolisme et de la forme des érythrocytes.
En raison de la relation entre la viscosité et la capacité d'agrégation des érythrocytes, afin d'évaluer les propriétés rhéologiques du sang et les caractéristiques de son mouvement dans les vaisseaux, il est nécessaire de procéder à une analyse complète de ces indicateurs. L'une des méthodes les plus courantes et les plus accessibles pour mesurer l'agrégation est l'évaluation du taux d'érythrocytessédimentation. Cependant, la version traditionnelle de ce test n'est pas très informative, car elle ne prend pas en compte les caractéristiques rhéologiques.
Méthodes de mesure
Selon des études sur les caractéristiques rhéologiques du sang et les facteurs qui les affectent, on peut conclure que l'évaluation des propriétés rhéologiques du sang est affectée par l'état d'agrégation. De nos jours, les chercheurs accordent plus d'attention à l'étude des propriétés microrhéologiques de ce liquide, cependant, la viscosimétrie n'a pas non plus perdu de sa pertinence. Les principales méthodes de mesure des propriétés du sang peuvent être divisées en deux groupes: avec un champ de contrainte et de déformation homogène - rhéomètres à plan conique, à disque, cylindrique et autres avec une géométrie différente des pièces de travail; avec un champ de déformations et de contraintes relativement inhomogène - selon le principe d'enregistrement des vibrations acoustiques, électriques, mécaniques, des appareils qui fonctionnent selon la méthode de Stokes, des viscosimètres capillaires. C'est ainsi que sont mesurées les propriétés rhéologiques du sang, du plasma et du sérum.
Deux types de viscosimètres
Deux types de viscosimètres sont actuellement les plus répandus: rotatif et capillaire. Des viscosimètres sont également utilisés, dont le cylindre intérieur flotte dans le liquide testé. Maintenant, ils sont activement engagés dans diverses modifications de rhéomètres rotatifs.
Conclusion
Il convient également de noter que les progrès notables dans le développement de la technologie rhéologique permettent tout juste d'étudier la biochimie et la biophysiquepropriétés sanguines pour contrôler la microrégulation dans les troubles métaboliques et hémodynamiques. Néanmoins, le développement de méthodes d'analyse de l'hémorhéologie, qui refléteraient objectivement l'agrégation et les propriétés rhéologiques du fluide newtonien, est actuellement d'actualité.
