Главная

Популярная публикация

Научная публикация

Случайная публикация

Обратная связь

ТОР 5 статей:

Методические подходы к анализу финансового состояния предприятия

Проблема периодизации русской литературы ХХ века. Краткая характеристика второй половины ХХ века

Ценовые и неценовые факторы

Характеристика шлифовальных кругов и ее маркировка

Служебные части речи. Предлог. Союз. Частицы

КАТЕГОРИИ:






МЕТОДЫ ИССЛЕДОВАНИЯ РЕОЛОГИЧЕСКИХ И СУСПЕНЗИОННЫХ СВОЙСТВ КРОВИ




Возможности инструментальной гемореологии определяют полноту описания реологи­ческих свойств крови и существенно влияют на адекватность реологического анализа. Ис­следование реологических свойств крови не может ограничиваться определением вязкости. Более того, при оценке параметров реологических кривых крови вязкость в классическом смысле не определяется. Это дает основания считать более правильным термин «реометрия», т.е. определение текучих, пластических и других реологических свойств крови. Тем не менее термин «вискозиметрия» бытует в литературе наряду с понятием «реометрия», а в гемореоло­гии встречается даже чаще.

Реометрия крови

Реометрия крови является самостоятельным разделом гемореологии и включает в себя по меньшей мере 3 основных момента:

• избрание реологической модели в соответствии с задачами исследования и представле­
ниями о реологических особенностях крови;

• выбор прибора для исследования;

• определение критериев оценки реологических свойств крови и их расчет. Рассмотрим
их последовательно.

Важнейшим является вопрос о выборе модели. Для этого целесообразно руководство­ваться по меньшей мере двумя основными соображениями: модель должна соответствовать имеющимся представлениям о внутренней структуре крови и тех изменениях, которые в ней происходят под действием сдвигающего напряжения; далее — целесообразно отдавать пред­почтение уравнениям более простым и содержащим по возможности меньшее число пара­метров [Смольский Б.М. и др., 1970]. Такие требования предъявляются к модели в том слу­чае, если преследуется цель одним уравнением описать поведение крови в возможно более широком диапазоне скоростей деформации.

Наряду с этим существует способ раздельного изучения элементов кривой течения путем проведения реометрии в относительно узком диапазоне градиентов скорости; в пределах этого диапазона используются сравнительно простые реологические уравнения (линейный закон, сте­пенной закон), а значения реологических параметров на участках скоростей деформации, не ох­ваченных при реометрии, находят графической экстраполяцией либо не подвергают анализу вовсе. Возможность использования такого упрощенного подхода определяется конкретными за­дачами исследования. Необходимость в использовании какого-либо обобщающего реологичес­кого уравнения в данном случае отпадает. Обосновывая возможность такого «фрагментарного» реологического анализа, следует подчеркнуть, что при строгом рассмотрении используемых реологических моделей крови становится очевидным: они всегда характеризуют лишь участки кривой течения, никогда не охватывая ее во всем диапазоне скоростей деформации.

Теоретические основы реометрии разработаны достаточно полно. Существенный вклад в этот раздел реологии внесли отечественные исследователи М.П. Воларович, Г.В. Виногра­дов, П.А. Ребиндер, Г.И. Фукс и др. Предложено значительное количество различных кон­струкций реометров.

Все существующие реометры принято условно делить на 2 группы: с однородным полем напряжений и деформаций и с относительно неоднородным полем напряжений и деформаций.


ДР


APR

: 21


Q


IgP


 


 

Y il

T

ДП

Рис. 10.14. Порядок графического перестроения зависимости «расход—давление», полученной с помощью капиллярного реометра.

К первой группе относятся ротационные приборы с различной геометрией рабочих частей (цилиндрические, дисковые, конус—плоскость, биконические и т.д.).

Ко второй группе относятся капиллярные реометры — приборы, основанные на измере­нии скорости падения шарика (метод Стокса) и тел другой формы в исследуемом образце, а также реометры, принцип действия которых основан на регистрации механических, элект­рических, акустических колебаний в исследуемом образце.

В настоящее время наибольшее распространение получили два типа реометров — ка­пиллярные и ротационные. Сущность капиллярного метода состоит в прокачивании через капилляр с известными параметрами исследуемого образца крови или плазмы. При этом в соответствии с фиксированными изменениями перепадов давления на концах капилляра из­меряется расход исследуемого образца крови. На основании полученных данных строится за­висимость «давление—расход». После соответствующих преобразований (рис. 10.14) перехо­дят к классическим кривым течения или вязкости. Таким образом, при капиллярной реомет-рии до эксперимента ориентировочно известен лишь диапазон скоростей деформации, а конкретные градиенты скорости являются вычисляемыми величинами.

В ротационных приборах, напротив, скорость деформации есть величина, заранее из­вестная. Более того, ее можно изменить в ходе исследования. В этом заключается одно из принципиальных различий между обсуждаемыми типами реометров. Рассмотрим основные принципы работы, преимущества и недостатки ротационных и капиллярных реометров.

Капиллярные реометры — весьма сложные устройства, позволяющие исследовать рео­логические свойства в довольно широком диапазоне скоростей деформации. В первом разде­ле главы было показано, что при течении жидкости по капилляру в соответствии с законом Пуазейля


г) = ДР


81Q ■



При фиксированных размерах капилляра R и 1 по значениям параметров АР и Q можно определить вязкость исследуемого образца крови. При этом используется так называемый квазиньютоновский подход, при котором кровь рассматривается как ньютоновская жидкость и характеризуется эквивалентной вязкостью, под которой подразумевается вязкость некото­рой ньютоновской жидкости, которая под действием того же перепада давления в измери­тельном капилляре имеет такой же расход, как и исследуемый образец крови.

Изменяя перепад давления АР и определяя расход Q, получаем зависимость АР ~ f(Q). В случае ньютоновской жидкости расходная характеристика представляет собой прямую линию с тангенсом угла наклона:


tga. =


Q К4-я АР 8 • 1 - л"


Из этого соотношения следует весьма примечательный факт: наклон прямой зависит от параметров 1 и Q, т.е. от размеров капилляра и, следовательно, не характеризует свойство ис­следуемой жидкости. М. Reiner (1963) предложил строить кривую течения в следующих ко­ординатах:


Р =


APR

21 '


которые он назвал консистентными переменными.

В этом случае тангенс угла наклона кривой уже не зависит от параметров 1 и R:

Графики в координатах консистентных переменных не зависят от размеров капилляра и, таким образом, отражают определенное свойство исследуемого образца крови.

Использование консистентных переменных для крови в диапазоне градиентов скорости, где она ведет себя как псевдопластичная среда, может быть совмещено с аппроксимацией кривой: течения степенным уравнением, которое принимает вид:

APR _ ( 4Q ' '

21 ~К(л-1

При применении двойной логарифмической бумаги графическим изображением соот­ношения

будет прямая линия. Тангенс угла наклона этой линии равен п, а отрезок отсекаемой прямой на оси lg(APR)/21 равен к. При этом угол наклона прямой а для крови составит меньше 45° вследствие ее псевдопластичности. Для ньютоновской жидкости угол наклона будет равен 45°, а различие графиков будет состоять лишь в величине отсекаемого отрезка lg k (рис. 10.15).

При использовании капиллярных реометров возможны следующие допущения: поток крови в капилляре считается ламинарным, при этом перепад давления остается постоянным на всем протяжении капилляра. Принято также допускать, что кровь является несжимаемой жидкостью, а ее температура в течение всего измерения остается неизменной. Для течения в капилляре можно легко получить следующее соотношение для сдвигающего напряжения:

_ APR

где тст — сдвигающие напряжения на стенке капилляра. 512



 


Рис. 10.15. Кривая течения крови, построенная в логарифмических координатах с использованием консистентных переменных.


I


При построении кривой течения каждому значению касательных напряжений противо­поставляется определенная величина скорости деформации. При попытке вычислить истин­ный градиент скорости, определяемый только касательными напряжениями, возникают трудности, связанные с весьма сложными математическими вычислениями.

Принято считать, что капиллярные реометры не обеспечивают возможности измерения вязкости в достаточно широком диапазоне градиентов скорости, тогда как, используя рота­ционные вискозиметры, можно создать сколь угодно малые скорости деформации. В дейст­вительности же в капиллярных приборах скорости сдвига меняются в пределах от 1СГ1—10~2 до 10~2—10~7 с"1 и, таким образом, соответствуют практически всей области неньютоновско­го поведения крови [Astatira G., Marrucci G., 1978]. Более того, существует точка зрения, со­гласно которой перенос данных реометрии на конкретные объекты должен производиться с соблюдением принципа геометрического подобия [Смольский В.М. и др., 1970]. Это дает ос­нования полагать, что при проведении реологических экспериментов с кровью целесообраз­но по только стремиться к получению возможно более широкого спектра градиентов скорос­ти, но и руководствоваться также соображениями экстраполяции данных. Основными досто­инствами капиллярных реометров являются простота, надежность, невысокая стоимость.

В то же время при измерении расхода крови через капилляр в зависимости от перепада давления на его концах на результатах измерения сказывается множество факторов, прене­брежение которыми может привести к значительным искажениям результатов.

Эти факторы принято называть ошибками (поправками) капиллярной реометрии. Рас­смотрим основные из них [Фукс Г.И., 1956; Bird R. et al., 1977].

1. Ошибка, связанная с затратами части энергии, создаваемой устройством, смещаю­
щим кровь по капилляру, на прирост кинетической энергии крови от нуля на входе в капил­
ляр до определенной величины на его выходе, имеет место всегда.

2. Ошибка из-за возникновения эффективного скольжения крови по стенке капилляра,
возникающая в результате образования тонкого пристенного слоя плазмы и связанного с ней
более тесно, чем остальные слои потока. Эритроциты как бы «скользят» по этой тонкой
«пленке». При этом усиление скольжения ведет к увеличению объемного расхода через ка­
пилляр при фиксированном перепаде давления на его концах.

3. Ошибка, обусловленная непостоянством градиента давления вдоль капилляра и на
его концах.

4. Ошибка неизотермичности, вызванная частичным превращением энергии давления в
тепло. Повышение температуры не только уменьшает вязкость крови, но и изменяет ее не-


 


33-5812



let

Igy

Рис. 10.16. Влияние ошибок капиллярной реометрии на конфигурацию кривой течения.

Отклонения кривой течения, вызываемые ошибками, увеличивающими фактические значения вязкости: 1 — турбулентностью; 2 — адсорбцией; 3 — потерей давления; 4 — упругостью; 5 — «концевыми эффек­тами»; 6 — кинетической энергией и ошибками, уменьшающими фактические значения вязкости; 7 —

пристеночным эффектом; 8 — неизотермичностью.

ньютоновские свойства. Она максимальна при больших скоростях деформации и может быть обусловлена также колебаниями внешней температуры. Применение различных термостаби-лизирующих устройств позволяет свести погрешность, обусловленную данной ошибкой, к минимуму или исключить вовсе.

5. Ошибка, связанная с входовыми эффектами, обусловлена тем, что для перехода крови
от состояния покоя к развитому течению требуются дополнительные затраты энергии. Эта
ошибка имеет место всегда, но может быть сведена к минимуму, если длина рабочего участка
капилляра будет по меньшей мере в 150 раз больше, чем его диаметр.

6. Ошибка, обусловленная явлением поверхностной абсорбции. Результат его возникно­
вения является обратным эффекту пристеночного скольжения. Однако его требуется учиты­
вать в трубках диаметром не более 10 мм, когда абсорбционный слой способствует уменьше­
нию объемного расхода за счет снижения эффективного сечения капилляра.

7. Ошибка из-за возникновения турбулентности в потоке крови. Критическим числом
Рейнольдса для крови в данных условиях является 700 [Charm S., Kurland G., 1974].

Кроме перечисленных поправок, необходимо учитывать погрешность, связанную с вре­менными эффектами (для крови характерна тиктотропность), эффектами Вейссенберга, по­верхностного натяжения и дренажа. Влияние различных ошибок на ход кривой течения ил­люстрируется графиками (рис. 10.16). Такое большое количество поправок в данном случае свидетельствует не о порочности метода капиллярной реометрии, а, напротив, о достаточно полном теоретическом его обосновании. Существует несколько способов выявления соот­ветствующих поправок, а именно: 1) тарирование вискозиметра ньютоновскими жидкостями с известной вязкостью; 2) использование капилляров с различной геометрией, подбираемых экспериментальным способом: 3) расчетный способ. Вместе с тем самым практичным явля­ется создание такого вискозиметра, в котором все указанные ошибки будут сведены к мини­муму посредством оптимального конструктивного решения. В работе Г.И. Фукса (1956) при­ведены следующие основные конструктивные требования к капиллярным реометрам.

• Для предупреждения турбулентности должно выполняться условие:


R3 I s 2RCK


PH,- •


р-ДР'


 



где р — плотность; Re — число Рейнольдса; ДР — перепад давления на концах капил­ляра; V — линейная скорость потока.

Постоянство диаметра рабочей части капилляра выверяется при помощи измеритель­ного микроскопа.



 

 


Рис. 10.17. Функциональная схема электронного капиллярного реометра.

1 — измерительный капилляр; 2 — манометрическая трубка; 3 — электронный счетчик времени с инди­катором; 4 — датчик начала измерительного участка; 5 — датчик конца измерительного участка; 6, 7 — источники света; 8, 9 — диафрагмы; 10, 11 — микрообъективы; 12, 13 — фоторезисторы; 14 — нагрева­тельный элемент; 15 — датчики температуры; 16 — блок стабилизации температуры; 17 — блок питания.

• Наряду с указанным соотношением длины и диаметра следует ограничиться диапазо­
ном длины капилляра от 0,08 до 0,2 м, это ограничение максимально уменьшает по­
правку на «концевые» эффекты.

• Переходы между рабочей и измерительной частью трубки должны быть плавными.

В основу измерения реологических параметров крови капиллярным реометром положе­на методика, разработанная Б.М. Смольским и соавт. (1970).

В приборе используют сменные стеклянные капилляры, в средней части каждого из ко­торых имеется узкий участок с диаметром, например, 102, 493 и 690 мкм. Рабочей частью капилляра служит узкая зона, широкая часть капилляра используется для измерения расхода крови. Исходя из того что объемный расход крови через участки капилляра с различным се­чением одинаков, определение расхода крови через рабочую часть капилляра фактически сводится к определению расхода через измерительный участок. По определяемому расходу рассчитывается эквивалентный градиент скорости в рабочем участке капилляра по формуле:

, -JSL

Л Граб

где г 6 — радиус рабочего участка капилляра.

Определение объемного расхода крови через измерительный участок капилляра практи­чески сводится к регистрации скорости истечения крови из него. Один из вариантов прин­ципиальной электронно-оптической схемы капиллярного реометра представлен на рис. 10.17. Необходимая точность измерения в приборе может обеспечиваться электронным счет­чиком времени. Запуск и остановка электронного счетчика осуществляются автоматически сигналами фотоэлектронных датчиков, установленных в начале и конце измерительного участка капилляра. Источники света, диафрагмы и объективы формируют световые потоки внутри капилляра, а фоторезисторы преобразуют изменение светового потока при движении крови по капилляру в электрические сигналы. Результат измерения времени прохождения крови по измерительному участку отображается на табло индикатора счетчика времени. На­чалом отсчета является момент перекрытия светового потока в сечении измерительного участка капилляра столбом движущейся крови. Данные об изменении светового потока пре­образуются фотосопротивлением в электрический сигнал, который усиливается микросхема­ми и формируется в логический «ноль» (0), поступающий на схему совпадения. Аналогично формируется логическая «единица» (1), соответствующая концу измерения.

Все исследования проводят при постоянной температуре (37"С).


33*




 


Рис. 10.18. Три способа отыскания предела текучести (объяснение в тексте).

Фактический диаметр капилляра определяется на измерительном микроскопе, а длина — фотографическим способом. Образцы крови перед измерением стабилизируются цитратом натрия в соотношении 1:9. Капилляр перед началом измерения промывают водой, а затем спиртом, раствором аммиака и эфиром. Для построения кривой течения крови при помощи измерительного гемостата создают различные перепады давления на концах капил­ляра в диапазоне от 10 до 300 мм вод. ст. и при каждом из них определяют объемный расход крови. Зная перепады давлений и соответствующие им величины объемного расхода, можно рассчитать значение эквивалентного градиента скорости и эквивалентной вязкости крови. Описанное устройство может быть использовано для определения пластичности крови путем измерения статического предельного напряжения сдвига, которое определяют по критической величине давления, необходимого для смещения столбика крови в капилляре:


0 =


APR

21 '


где 0 — статическое предельное напряжение сдвига.

Из классической реологии известно, что значения предельного статического напряже­ния сдвига, получаемые таким способом, инвариантны в широких пределах [Фукс Г.И., 1956].

Определение предела текучести, между тем, — один из наиболее сложных вопросов рео-метрии. Рис. 10.18 иллюстрирует возможность отыскания по меньшей мере трех значений данного реологического параметра для одной и той же кривой течения. Три классических способа определения предела текучести детально описаны R. Houwink еще в 1937 г., но единства взглядов на то, какой из них позволяет определить истинное значение этого пара­метра, пока нет. Предел текучести iaQ есть не что иное, как статическое предельное напряже­ние сдвига 0, т.е. минимальное напряжение, при достижении которого фактически начина­ется течение. Слово «фактически» в данном случае подразумевает наличие начала течения и ниже определенного значения tjj, но это течение не позволяет зарегистрировать разрешаю­щая способность используемого реометра [Фукс Г.И., 1956]. По существу, статическое пре­дельное напряжение сдвига численно равно отрезку оси напряжений, отсекаемому продол­жением криволинейного участка кривой течения. Столь же часто используется на практике понятие динамического предела текучести хъй. Он определяется как отрезок, отсекаемый на оси напряжения продолжением прямолинейного участка кривой течения. Найденный таким образом предел текучести служит теоретическим пределом текучести жидкости типа Шве­дова—Бингама, графиком которой является прямолинейный отрезок кривой течения реаль­ной среды и его продолжение до оси напряжений. Если учесть, что, согласно классическим представлениям, с превышением предела текучести структура среды полностью «разрушает­ся» и начинается течение, то становится ясным, почему этот параметр применительно к


                   
   
 
 
 
 
 
   
 
     
 


Г—]


       
   


 

 

 

  I—1  
     
/ N

Рис. 10.19. Конфигурации рабочих частей капиллярного (а) и основных типов (б) ротационных реометров.

крови с определенными поправками используется как показатель агрегации ее форменных элементов [Григорьянц Р. А. и др., 1978].

Реже, чем два предыдущих способа, используется определение текучести как напряже­ния сдвига, начиная с которого зависимость между скоростью деформации и напряжением сдвига становится линейной хс0. Это так называемый условный предел текучести.

Разница между пределами текучести, определяемыми по трем рассмотренным методи­кам, весьма значительна и, по нашим данным, может достигать 30—40 %. Характерно, что по мере возрастания гематокритного числа значения пределов текучести, определенные разны­ми способами, отличаются друг от друга в большей степени. Существенно, что статическое предельное напряжение сдвига определяется экспериментальным путем, а динамический и условный пределы текучести находятся путем графических построений. Наш многолетний опыт определения предела текучести различными способами показывает, что статическое предельное напряжение сдвига — показатель, наиболее пригодный для практического ис­пользования. Это обусловлено тем, что его величина определяется с наименьшей погреш­ностью измерения и физически он вполне оправдан.

Наибольшей популярностью для определения вязкости в настоящее время пользуются ротационные реометры. С их помощью получено большинство данных о реологических свойствах крови. Основные отличия ротационных приборов: 1) в них устанавливается непо­средственная связь между скоростью деформации и напряжением сдвига; 2) создается значи­тельно более однородное, чем в капиллярных вискозиметрах, поле деформаций и напряже­ний; 3) возможность исследовать упругие деформации и временные эффекты.

Любой ротационный реометр состоит из двух основных узлов — неподвижного (стато­ра) и подвижного (ротора). В зазор между этими узлами помещают исследуемый образец крови. При вращении ротора со строго фиксированной скоростью крутящий момент переда­ется через исследуемый образец статору, который в свою очередь связан с регистратором крутящего момента. Изменяя скорость вращения ротора (тем самым в отличие от капилляр­ного реометра задаются вполне определенные величины скорости деформации), фиксируют соответствующие изменения крутящих моментов.

Ротационные вискозиметры отличаются друг от друга конфигурацией рабочих узлов (рис. 10.19). Основным отличием приборов с разной формой ротора и статора является раз­личная степень однородности создаваемого поля напряжений. Так, например, в соосно-ци-линдрическом вискозиметре никогда не удастся достичь такого однородного сдвига, как в реометре типа «конус—плоскость». Это обусловлено конструктивными трудностями. Деле­ние на ротор и статор весьма условно, так как существуют измерители крутящего момента, основанные на том, что при его возникновении момент вращения мгновенно компенсирует-


ся электромагнитами с целью удержать «ротор» на месте, а регистрируется напряжение на обмотках удерживающих электромагнитов, пропорциональное моменту кручения. При этом как ротор, так и статор остаются неподвижными.

В приборе типа «конус—плоскость» зазор между ротором и статором гораздо меньше, чем в соосно-цилиндрическом, что дает возможность пользоваться сравнительно небольшим количеством крови для исследования, облегчает соблюдение условия изотермичности иссле­дуемого образца.

Таким образом, оба типа вискозиметров (капиллярные и ротационные) могут быть ус­ловно классифицированы по двум основным признакам: по степени неоднородности созда­ваемого поля напряжения и по количеству конструктивных трудностей, которые приходится преодолевать при создании прибора.

Проиллюстрируем основные реологические соотношения для ротационных реометров на примере соосно-цилиндрического с высотой стакана статора п, радиусами ротора и стато­ра Rp и R<. соответственно.

Статор испытывает крутящий момент:

М = F К,

где М — крутящий момент (н-м), a Rc — длина плеча, равная радиусу стакана статора.

F = 2я R, Oi; М = 2я Rc2 xji\


tCT -


М


Скорость сдвига определяется из соотношения

где ф — угловая скорость.

Соотношение размеров ротора и статора определяется величиной

При достаточно небольшом зазоре величина а очень мала.

тогда после подстановки получаем:

2ср

Из этого соотношения следует важный практический вывод: у можно регулировать, из­меняя угловую скорость ф и зазор между соосными цилиндрами d = r<. — Rp.

Исходя из соотношений, полученных для х„ и у, можно перейти в общем виде к выраже­нию для вязкости:

4>/а

где величины а и 2я R^ h — постоянные для данного прибора, ф — регулируемая величина, а М — регистрируемый параметр.

Между тем ротационные реометры имеют определенные недостатки. Основной причи­ной погрешностей ротационной реометрии являются концевые эффекты вблизи торцов ци­линдров, которые полностью устранить весьма трудно. Кроме того, необходимо учитывать


тепловыделения, возникающие в исследуемом образце. Образующееся тепло не уноси~тся потоком крови, как это происходит в капиллярных приборах, и может внести существенную ошибку в результаты измерений.

Представляется, что правильнее было бы не противопоставлять два описанных типа ре-

нии комплексного реологического анализа [Смольский Б.М. и др., 1570].

Результаты реометрии крови не могут быть оценены одним значением вязкости, без учета ее зависимости от скорости деформации. Наиболее полная реологическая информация содержится в кривой течения или вязкости, поэтому анализу обычно подвергаются отдель­ные параметры этих кривых, чаще кривой вязкости. Наибольший интерес представляют за­висимость вязкости от градиента скорости и степень отклонения крови от ньютоновского поведения, которая характеризуется степенью кривизны зависимости т| ~ f(y). На практике целесообразно использовать наиболее простые критерии оценки текучести свойств крови.

Известно, что по результатам рутинной реометрии для крови, как и других нелинейно-вязкопластичных материалов (псевдопластичных), на кривой течения могут быть выделены три участка: области наименьшей и наибольшей асимптотической вязкости и область ано­мальной вязкости. М. Reiner (1963) предложил для оценки текучих свойств неньютоновских жидкостей два критерия, которые с успехом можно использовать в гемореологии:


Лотн =


Л max Л inin


где Л,„ах и Лтт ~~ соответственно коэффициенты наибольшей и наименьшей асимптотической вязкости;

л Лтах — Лтт

АТ\ =,

Тах ~ 7i«iii

где Утах и Уш1п ~ значения скорости деформации, при которых наблюдается т|1пах и r|min; Ах\ — градиент снижения вязкости.

Применительно к крови для получения Дг| используют следующие соотношения:

., _ ЛЮ ~ Л ISO _ ЛЮ~ Л150
7i<;n — Yin 140

где л 10 и Л150 ~" вязкость крови при скоростях деформации 10 с 'и 150 с ■ соответственно; у150 и у10 — градиенты скорости 150 с"1 и 10 с"1;

АЛ1 ~ ^70 _ Л1 ~ Л70

69 '

770 - 71

где г|, и т)70 — вязкость крови при скоростях деформации 1,0 с ' и 70 с ' соответственно; у,, у70 — значения градиентов скорости 1 с"1 и 70 с"1.

Показатель Дг|" мы использовали нами при обработке данных, полученных с помощью ротационного соосно-цилиндрического вискозиметра. Другим способом характеристики не­линейного участка кривой вязкости или течения крови в целом является его параметричес­кое описание. Участок переменной вязкости, который удается выявить при реометрии крови, удовлетворительно аппроксимируется, например, степенной зависимостью. Это озна­чает, что в координатах lgx ~ lgy или lgri ~ lgy участок переменной вязкости превращается в прямую линию. Реологическими параметрами при этом являются пик, причем параметр п является мерой нелинейности кривой течения.

Учитывая, что реологические параметры крови в значительной мере зависят от величи­ны гематокритного числа, заслуживает внимания рассмотрение так называемых стабилизи­рованных или приведенных реологических характеристик. Целью введения этих характерис­тик является получение показателей вязкости, инвариантных по отношению к гематокрит-ному числу. В.А. Аграненко (1980), В.А. Аграненко и соавт. (1981) предлагают стабилизиро­ванный показатель предела текучести или, как они его называют, коэффициент агрегации:


А =


■со

(Н - 7)3


или А =


(Н - 5)3 '



где А — коэффициент агрегации, н/м2; т0 — предел текучести. Аналогичный показатель ис­пользовали Р.А. Григорьянц и соавт. (1978). Эти же авторы для исключения влияния гемато-критного числа на вязкость крови используют показатель структурной вязкости:


Р =


In тц Н


или р =


Н


где р — показатель структурной вязкости, Пас; т], — коэффициент вязкости при скорости деформации 1с"1.

Систему «приведенных» показателей широко применяют в классической реологии. Общий алгоритм расчета приведенных показателей имеет следующий вид [Фукс Г.И., 1956; Цветков В.Н. и др., 1965]

• Расчет относительной вязкости г\°:

где Т1 — вязкость исследуемого образца при данной скорости деформации; ti0 — вяз­кость известной ньютоновской жидкости (обычно воды).

Расчет удельной или специфической вязкости г|°:

Расчет логарифмической вязкости г)?:

где In tj° — натуральный логарифм относительной вязкости; С — процентная кон­центрация суспензии.

Расчет приведенной или приведенной удельной вязкости г|°:


 


4-1


Смысл показателя заключается в том, что при отсутствии эффекта взаимодействия между частицами дисперсной фазы он является функцией величины этих частиц и не зависит от их концентрации.

Расчет характеристической или истинной внутренней вязкости раствора, содержащего взаимодействующие частицы г\°5:


° - '
'/с) ■

или


= limTi4 = lim (^4

С-»0 С->0


Символ С -> 0 означает, что имеется в виду экстраполяция данного отношения на ну­левую концентрацию. Такой показатель целесообразно рассчитывать в том случае, если имеет место взаимодействие между частицами.

Расчет характеристической логарифмической вязкости т)°:

 

Эффективность расчета приведенных показателей при выполнении гемореологического анализа весьма высокая. Например, Э.К. Цибулькин и соавт. (1982) установили, что если в формулах использовать в качестве показателя концентрации вещества (С) величину гемато-крита, то параметр

И0 1

r\s = lim pj.

аналогичен характеристической вязкости и отражает главным образом гидродинамические свойства отдельных эритроцитов, в частности их геометрические пропорции.

Из приведенных материалов становится очевидным стремление исследователей увязать интегральные гемореологические параметры — предел текучести и вязкость при различных скоростях деформации со свойствами эритроцитов. Это понятно, так как их роль в неньюто­новском поведении крови наибольшая, а применительно к движению крови по сосудам, диа-


метр которых соизмерим с размерами эритроцита, на первый план выступают именно меха­нические свойства форменных элементов.

По-видимому, нельзя дать строгих рекомендаций в отношении того, каким из обсужда­емых критериев нужно пользоваться. Предпочтение следует отдавать тем критериям, кото­рые в большей степени соответствуют замыслу исследования. Что же касается клинической практики, то представляется целесообразным использовать наиболее доступные критерии, например расчет градиентов снижения вязкости.

Подготовка проб для реометрии обычно включает добавление к ней цитрата натрия или гепарина. В настоящее время затруднительно отдать предпочтение тому или иному способу предотвращения свертывания. Анализ данных ротационной и капиллярной реометрии здо­ровых людей показал, что между этими способами нет существенных различий. Тем не менее целесообразно придерживаться одной методики стабилизации крови.

В настоящее время важное значение имеет определение деформируемости эритро­цитов («внутренней» вязкости). S. Charm и G. Kurland (1974) описывают несколько спосо­бов определения упругих деформаций в эритроцитах: 1) реометрию эритроцитной массы (Н = 0,90—0,98); 2) фильтрационные методы, 3) гравитационные методы.

Наиболее простыми являются гравитационные методы. Сущность их состоит в центри­фугировании исследуемого образца крови, при этом чем дольше деформируемость эритроци­тов, тем плотнее будет их «упаковка» после центрифугирования. В качестве критериев оцен­ки деформируемости служат либо скорость «упаковки» форменных элементов при центри­фугировании, либо прирост слоя плазмы после повторного центрифугирования. Достоин­ствами метода являются его простота и доступность. В то же время на процесс «упаковки» форменных элементов (в цельной крови) влияют и иные факторы — концентрация белков в плазме, наличие других форменных элементов (не эритроцитов) и т.д., что повышает по­грешность методики.

Сущность фильтрационных методов сводится к определению давления, испытываемого сеткой с мелкой ячейкой при активном «продавливании» через нее исследуемого образца крови [Swan R. et al., 1964]. При измерении необходимо учитывать размеры ячеек — они не должны быть слишком крупными, так как при этом доля деформируемости в суммарном давлении на сетку уменьшается, что приводит к увеличению погрешности измерения. Чрез­мерно маленькие ячейки также приводят к большим погрешностям измерения, но уже при наличии в крови эритроцитарных агрегатов. В настоящее время популярность этого метода несколько уменьшилась.

Широко распространенным методом исследования упругости эритроцитов является ро­тационная и капиллярная реометрия эритроцитной массы, повышение вязкости которой расценивается как снижение деформируемости эритроцитов.

Перспективным для определения деформируемости эритроцитов может стать использо­вание ультразвукового метода. Такая возможность базируется на наличии зависимости ско­рости распространения и затухания акустической волны от свойств вещества. По скорости звука или ультразвука могут быть определены и упругие свойства эритроцитов.

Не менее перспективным для исследования текучести крови и деформируемости эрит­роцитов является метод ядерного магнитного резонанса [Bene G. et al., 1981].






Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском:

vikidalka.ru - 2015-2024 год. Все права принадлежат их авторам! Нарушение авторских прав | Нарушение персональных данных