Основні поняття реології

РЕОЛОГІЯ - (грец. rheos — течія, потік + logos — слово, вчення) — розділ механіки, що вивчає закономірності деформації й плинність матеріальних систем під дією зовнішніх навантажень. У медицині закони реології застосовуються для визначення властивостей крові. Тому:

Реологія - наука про плинність рідких середовищ. Вона вивчає в основному ламінарні потоки, які залежать від взаємозв'язку сил інерції і в'язкості.

	Ламінарна течія (лат. Lāmina - «платівка») - течія, при якій рідина або газ переміщується шарами без турбулентності Вода має найменшу в'язкість, що дозволяє їй текти в будь-яких умовах, незалежно від швидкості потоку і температурного чинника.
	В'язкість 𝛈 [Па·с] - (внутрішнє тертя) - властивість текучих тіл (рідин і газів) чинити опір переміщенню однієї їх частини щодо іншої. В результаті робота, що витрачається на це переміщення, розсіюється у вигляді тепла. В'язкість – це міра сил тертя між шарами рідини. – різниця швидкостей між шарами рідини. – відстань між точками шарів, де вимірюється . - площа дотику шарів рідини.
	Градієнт швидкості - . Будь який градієнт – це швидкість зміни величини у напрямку, в якому ця величина найшвидше змінюється. Градієнт показує швидкість спадання або зростання швидкості при переході від шару до шару (за напрямком від центру до країв потоку). В’язкість – це сила тертя між шарами, розділена на градієнт швидкості та площу дотику шарів. . Тобто – середня питома ( на одиницю об’єму рідини) сила тертя.
	Плинність- здатність змінювати форму за певний час під дією навіть малих сил. Величина плинності обернена величині в'язкості. В'язкість поділяють на динамічну та кінематичну υ. Кінематична в'язкість –це відношення динамічної в'язкості до густини речовини.
	Динамічна в'язкість рідин зменшується зі збільшенням температури, і зростає із збільшенням тиску.

Ньютонівські і неньютонівські рідини.

Ньютонівська рідина – це рідина в якій напруга зсуву і градієнт швидкості – лінійно пропорційні. Коефіцієнт пропорційності – це і є В'язкість 𝛈 [Па·с]. Тобто, в'язкість ньютонівської величини не залежить від силового впливу на неї. Вода має найменшу вязкість, яка є величинною постійною.

Неньютонівські рідини, до таких відноситься кров, - це рідини, вязкість яких залежить від силового впливу, а фактично – від швидкості її плину. В'язкість крові залежить від ряду фізико-хімічних показників і варіює в широких межах.

Приклад неньютонівської рідини – розчин крохмалю. Під час повільного силового впливу – вязкість – мала (у розчин крохмалю можна безперешкодно опустити руку, або повільно вилити її з ємкості). При різкому силовому впливі – вязкість суттєво зростає і розчин більш нагадує пластилін, ніж рідину (на розчині крохмалю можна навіть стрибати, на його поверхні можна вбити цвях у дерево, при різкому перекиданні сосуду з розчином – він настільки збільшує в’язкість, що не витікає).

Кров.

Залежно від діаметра посудини змінюються в'язкість і плинність крові. Число Рейнольдса відображає зворотний зв'язок між в'язкістю середовища та її плинністю з урахуванням лінійних сил інерції і діаметра посудини. Мікросудини діаметром не більше 30-35 мкм роблять позитивний вплив на в'язкість протікає в них крові і плинність її в міру проникнення в більш вузькі капіляри підвищується. Це особливо виражено в капілярах, що мають у поперечнику 7-8 мкм. Однак у більш дрібних капілярах в'язкість зростає.

Кров знаходиться в постійному русі. Це її основна характеристика, її функція. У міру збільшення швидкості кровотоку в'язкість крові знижується і, навпаки, при уповільненні кровотоку збільшується. Проте є й зворотна залежність: швидкість кровотоку обумовлюється в'язкістю. Для розуміння цього чисто реологического ефекту слід розглянути показник в'язкості крові, який являє собою відношення сдвигающего напруги до швидкості зсуву.

Струм крові складається з шарів рідини, які рухаються в ньому паралельно, і кожен з них знаходиться під впливом сили, що визначає зсув («зрушує напруга») одного шару відносно іншого. Цю силу створює систолічний артеріальний тиск.

В'язкість крові визначається по відношенню до в'язкості води, відповідає 4,5-5,0 і залежить головним чином від вмісту еритроцитів і меншою мірою від білків плазми.

Властивості фізіологічного процесу

Для нормального кровообігу в'язкість крові має велике значення, тому що пов'язана з опором, яке доводиться долати при роботі м'язі серця. Протягом дня відбуваються тільки незначні коливання в'язкості крові.

Ділатантний ефект спостерігається в тих матеріалах, у яких щільно розташовані частинки перемішані з рідиною, що заповнює простір між частинками. При низьких швидкостях зсуву шарів матеріалу один щодо одного рідина діє як мастило, і ділатантний матеріал здатний легко перетікати. При високих швидкостях рідина не встигає заповнювати вільні простори, що утворюються між рухомими частинками, і тому тертя між частинками сильно зростає, що призводить до збільшення в'язкості.

Види порушень фізіологічного процесу

Зменшення в'язкості крові. Спостерігається в умовах відновлення об'єму рідкої частини крові при значному зменшенні числа її формених елементів (наприклад, на етапі компенсації кількості рідини при гострій крововтраті).

Збільшення в'язкості крові. Спостерігається при підвищенні кількості кров'яних клітин щодо обсягу плазми. Призводить до утруднення основної транспортної функції крові, що є причиною порушення окисно-відновних процесів у всіх органах і тканинах - головному мозку, легенях, серці, печінці, нирках (що проявляється швидкою втомлюваністю, сонливістю протягом дня, погіршенням пам'яті).

захворювання

Збільшення в'язкості крові:

утворення тромбів у судинах і серці (тромбоз);

тромбоемболія (закупорювання тромбом просвіту судини);

гостра серцева недостатність;

зниження або підвищення рівня артеріального тиску;

ішемічний або геморагічний інсульт;

гостра легенева недостатність;

аневризма аорти.

Зменшення в'язкості крові:

зниження згортання крові, який поєднується нерідко з геморагічним синдромом (масивними кровотечами);

анемія.

На в'язкість крові певний вплив має концентрація містяться в ній інгредієнтів - еритроцитів, ядерних клітин, білків жирних кислот і т.д.

Еритроцити мають внутрішню в'язкість, яка визначається в'язкістю міститься в них гемоглобіну. Внутрішня в'язкість еритроцита може змінюватися у великих межах, від чого залежить його здатність проникати в більш вузькі капіляри і приймати витягнуту форму (тіксітропія). В основному ці властивості еритроцита обумовлюються вмістом в ньому фосфорних фракцій, зокрема АТФ. Гемоліз еритроцитів з виходом гемоглобіну в плазму підвищує в'язкість останньої в 3 рази.

Для характеристики в'язкості крові білки мають виключно важливе значення. Виявлено пряму залежність в'язкості крові від концентрації білків крові, особливо а1, а2, бета- і гамма-глобулінів, а також фібриногену. Реологічно активну роль грає альбумін.

У число інших факторів, активно впливають на в'язкість крові, входять жирні кислоти, вуглекислота. У нормі в'язкість крові становить у середньому 4-5 сП (сантіпуаз).

В'язкість крові, як правило, підвищена при шоці (травматичний, геморагічний, опіковий, токсичний, кардіогенний і т.д.), зневодненні організму, ерітроцітемія і ряді інших захворювань. При всіх цих станах в першу чергу страждає мікроциркуляція.

Для визначення в'язкості існують віскозиметри капілярного типу (конструкції Освальда). Однак вони не відповідають вимозі визначення в'язкості рухається крові. У зв'язку з цим в даний час конструюються і використовуються віскозиметри, що представляють собою два циліндри різного діаметру, що обертаються на одній осі; в просвіті між ними циркулює кров. В'язкість такої крові повинна відображати в'язкість крові, що циркулює в судинах організму хворого.

Найбільш важке порушення структури капілярного кровотоку, плинності і в'язкості крові відбувається внаслідок агрегації еритроцитів, тобто склеювання червоних клітин між собою з утворенням «монетних стовпчиків» [Чижевський А.Л., 1959]. Цей процес не супроводжується гемолізом еритроцитів, як при аглютинації імунобіологічної природи.

Механізм агрегації еритроцитів може бути пов'язаний з плазмовими, еритроцитної або гемодинамическими факторами.

З числа плазмових факторів основну роль відіграють білки, особливо з високою молекулярною масою, що порушують коефіцієнт співвідношення альбуміну і глобулінів. Високою агрегаційної здатністю володіють а1, а2 і бета-глобуліновие фракції, а також фібриноген.

До порушень властивостей еритроцитів відноситься зміна їх обсягу, внутрішньої в'язкості з втратою еластичності мембрани і здатності проникати в капілярне русло і т.д.

Уповільнення швидкості кровотоку часто пов'язано зі зниженням швидкості зсуву, тобто має місце в тих випадках, коли падає артеріальний тиск. Агрегація еритроцитів спостерігається, як правило, при всіх видах шоку та інтоксикації, а також при масивних гемотрансфузіях і неадекватному штучному кровообігу [Руда Я.А. та ін., 1972; Соловйов Г.М. та ін., 1973; Gelin L. Е., 1963, и др.].

Генералізована агрегація еритроцитів проявляється феноменом «сладжа». Назва цьому феномену запропонував М.Н. Knisely, «sludging», по-англійськи «багно», «бруд». Агрегати еритроцитів піддаються резорбції в ретикуло-ендотеліальної системи. Цей феномен завжди обумовлює важкий прогноз. Необхідно якнайшвидше застосування дезагрегаціонной терапії за допомогою низькомолекулярних розчинів декстрану або альбуміну.

Розвиток «сладжа» у хворих може супроводжуватися досить оманливим порозовенія (або почервонінням) шкіри за рахунок скупчення секвестроване еритроцитів у нефункціонуючих підшкірних капілярах. Ця клінічна картина «сладжа», тобто останньої ступеня розвитку агрегації еритроцитів та порушення капілярного кровотоку, описана L.Е. Gelin в 1963 р під назвою «червоний шок» («red shock»). Стан хворого при цьому вкрай важкий і навіть безнадійна, якщо не прийняті досить інтенсивні заходи.