生物力學(xué)血液流變學(xué)

1、,,,,第六章 血液流變學(xué),流動(dòng),變形,,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),一、理想液體的穩(wěn)定流動(dòng),,（一）理想液體：,1、壓縮性,2、粘滯性,3、理想液體 忽略粘性與壓縮性①絕對不可壓縮②完全沒有粘滯性,說明：,理想化的模型,近似用于實(shí)際流體,粘滯性對流動(dòng)影響最大,,,,,（二）穩(wěn)定流動(dòng)：,1、流場的建立（兩種研究方法）流場：流體運(yùn)動(dòng)的空間（定常場與非定常場）,2、流線與流管（兩條性質(zhì)）流線：線上每一點(diǎn)的切線方向?yàn)樵擖c(diǎn)的速度方向

2、流管：由流線作為邊界的管道,性質(zhì)：①流線與流管的形狀隨時(shí)間改變 ②同一時(shí)刻的兩條流線不相交,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,3、穩(wěn)定流動(dòng)（兩條性質(zhì)）,①流線與流管的形狀不隨時(shí)間改變②流管內(nèi)外的質(zhì)元不互換,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（三）方程：,1、液流連續(xù)性原理：,（1）公式,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（2）表述,（3）適用條件,體積流量 質(zhì)量流量 重量流量,流量：單位時(shí)間內(nèi)通過某截面的流體的體積（Q

3、=SV),穩(wěn)定流動(dòng) 理想流體（*若有粘滯性的實(shí)際流體）,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（4）推論,（5）應(yīng)用,①截面面積與流速的關(guān)系②流線密集程度與流速的關(guān)系,例如，血液在各段血管中的平均流速,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,2、伯努利方程：,（1）公式,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（2）表述,（4）適用條件,（3）說明,（5）應(yīng)用,單位體積的動(dòng)能、勢能、壓強(qiáng)能之和保持不變,S→0 流管推廣到流線,穩(wěn)定流動(dòng) 理想流

4、體（若有粘滯性的實(shí)際流體）,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,(四）方程的應(yīng)用,1、空吸作用2、比托管測流速3、文丘里管測流量4、血液動(dòng)側(cè)壓強(qiáng)的關(guān)系5、血壓與體位的關(guān)系6、輸液7、狹窄血管的撲動(dòng)現(xiàn)象8、血管的退行性、萎縮性病變及動(dòng)脈粥樣硬化9、動(dòng)脈瘤的破裂,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),速度與壓強(qiáng)關(guān)系的應(yīng)用——?jiǎng)幽芘c壓強(qiáng)能的轉(zhuǎn)化,1、空吸作用,,氣流抽水,水流抽氣,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,2、比托管測流速,速度的測量

5、,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),流量計(jì),3、文丘里管測流量,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),動(dòng)壓強(qiáng)大（?。﹦t側(cè)壓強(qiáng)?。ù螅?4、動(dòng)側(cè)壓強(qiáng)的關(guān)系,,例如，紅細(xì)胞的軸向集中（徑向遷移）,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),5、血壓與體位的關(guān)系,壓強(qiáng)與高度的應(yīng)用——壓強(qiáng)能與勢能的轉(zhuǎn)化,,壓強(qiáng) (SI)的單位為：帕(牛頓/米2）,血壓：維持血液流速、補(bǔ)充流動(dòng)過程中的能量 消耗,1m/s流動(dòng)的血液可轉(zhuǎn)化為的壓強(qiáng)：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),1mm

6、Hg=12.9mm血柱的壓強(qiáng)1mmHg=133.3Pa,血壓與體位的關(guān)系：,,較高（低）處則壓強(qiáng)?。ù螅?第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),570mm頭部距心臟水平位置1140mm足部距心臟水平位置,控制速度：,6、輸液,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),動(dòng)能與勢能的應(yīng)用——?jiǎng)幽芘c勢能的轉(zhuǎn)化,,,,,7、狹窄血管的撲動(dòng)現(xiàn)象（見血液的流動(dòng)）,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,8、血管的退行性、萎縮性病變及動(dòng)脈粥樣硬化（見血液的流動(dòng)）,第一節(jié) 流

7、體動(dòng)力學(xué),,,,,9、動(dòng)脈瘤的破裂（見血液的流動(dòng)）,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,二、實(shí)際液體的泊肅葉流動(dòng),,（一）實(shí)際液體：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),1、絕對不可壓縮,2、可以有粘滯性,3、說明：,牛頓流體 非牛頓流體,,,,,（二）泊肅葉流動(dòng)：1、流動(dòng)的分類：,（1）實(shí)驗(yàn)：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),速度較?。?速度增大：,速度很大：,,,,,流動(dòng)形態(tài)的分類：,層流：流動(dòng)平穩(wěn) 流層間的

8、粒子不發(fā)生混淆湍流：流動(dòng)紊亂 流層間的粒子大量混雜 劇烈時(shí)甚至出現(xiàn)渦旋。過渡流：介于層流和湍流之間。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（2）定義式：雷諾數(shù),,流體流動(dòng)時(shí)的慣性和粘性之比稱為雷諾數(shù)。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),測量管內(nèi)流體流量時(shí)往往必須了解其流動(dòng)狀態(tài)、流速分布等。雷諾數(shù)就是表征流體流動(dòng)特性的一個(gè)重要參數(shù)。,,,,,例如在雷諾

9、試驗(yàn)中，測量一固定點(diǎn)A的軸向速度如下圖：,湍流流速雖然是不規(guī)則的隨機(jī)量，但卻在某一平均值上下變動(dòng)，即具有某種規(guī)律的統(tǒng)計(jì)學(xué)特征。為此，引進(jìn)平均速度。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,雷諾數(shù)是一個(gè)沒有單位的純數(shù)；當(dāng)Re﹤1000時(shí)，層流；當(dāng)1000﹤Re﹤2000時(shí)，層流或湍流（過渡流）當(dāng)Re﹥2000時(shí)，湍流；,,（3）判別標(biāo)準(zhǔn)：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（4）重要區(qū)別：,層流無聲 湍流有聲,（5）適用條件：,內(nèi)壁光滑的圓

10、直管,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,根據(jù)雷諾數(shù)的依據(jù)來判定人體的各種血管的流動(dòng)形態(tài)。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,雷諾數(shù)對流體流動(dòng)過程的實(shí)驗(yàn)研究有重要作用。,雷諾數(shù)是風(fēng)洞試驗(yàn)的重要模擬參數(shù)之一。風(fēng)洞，是指在一個(gè)管道內(nèi)，用動(dòng)力設(shè)備驅(qū)動(dòng)一股速度可控的氣流，用以對模型進(jìn)行空氣動(dòng)力實(shí)驗(yàn)的一種設(shè)備。最常見的是低速風(fēng)洞。四川綿陽的中國空氣動(dòng)力學(xué)研究和發(fā)展中心已建成具有世界水平的2.4米跨聲速風(fēng)洞(風(fēng)洞常以試驗(yàn)段尺度命名)。這樣大尺度的跨聲速風(fēng)

11、洞，世界上只有美國和俄羅斯等少數(shù)國家才有。,知識介紹：,（6）應(yīng)用：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,飛行器氣動(dòng)力試驗(yàn)的主要模擬參數(shù)是飛行馬赫數(shù)和雷諾數(shù)。由于實(shí)際飛行中許多氣動(dòng)現(xiàn)象隨雷諾數(shù)的變化十分敏感，Re數(shù)對飛機(jī)的哪些氣動(dòng)特性有影響? 比如 Re數(shù)對飛機(jī)升力特性、阻力特性；對飛機(jī)載荷和強(qiáng)度，對縱、橫向穩(wěn)定性的影響都很明顯，其影響程度如何?,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,特別是對采用超臨界機(jī)翼的現(xiàn)代民機(jī)，Re數(shù)的影響更嚴(yán)重、

12、更復(fù)雜、規(guī)律性更差。所以必須進(jìn)行高Re數(shù)風(fēng)洞試驗(yàn)。 1993年11月8日，我國首座高雷諾數(shù)跨音速二維管風(fēng)洞在中科院力學(xué)所建成。這一設(shè)備在綜合水平上處于國際領(lǐng)先地位。,,再例如：量血壓的柯氏聲,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,概念：牛頓流體在水平、剛性、圓管中做層流，過管軸的任一平面上，各層的流速呈拋物線分布。,2、泊肅葉流動(dòng)：,泊肅葉流動(dòng)的速度分布,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（三）方程：1、液流連續(xù)性原理：,2、伯

13、努利方程：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),法國生理學(xué)家。他長期研究血液在血管內(nèi)的流動(dòng)。在求學(xué)時(shí)代即已發(fā)明血壓計(jì)用以測量狗主動(dòng)脈的血壓。他發(fā)表過一系列關(guān)于血液在動(dòng)脈和靜脈內(nèi)流動(dòng)的論文（最早一篇發(fā)表于1819年）。其中1840-1841年發(fā)表的論文《小管徑內(nèi)液體流動(dòng)的實(shí)驗(yàn)研究》對流體力學(xué)的發(fā)展起了重要作用。他在文中指出，流量與單位長度上的壓力降與管徑的四次方成正比。此定律后稱為泊肅葉定律。由于德國工程師G.H.L.哈根在1839年曾得到同樣的結(jié)果

14、，Ｗ.奧斯特瓦爾德在1925年建議稱該定律為哈根-泊肅葉定律。,,,,泊肅葉 (Jean-Lous-Marie Poiseuille 1799-1869)簡介,（四）泊肅葉定律,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),泊肅葉和哈根的經(jīng)驗(yàn)定律是G.G.斯托克斯于1845年建立的關(guān)于粘性流體運(yùn)動(dòng)基本理論的重要實(shí)驗(yàn)證明。現(xiàn)在流體力學(xué)中常把粘性流體在圓管道中的流動(dòng)稱為泊肅葉流動(dòng)。醫(yī)學(xué)上把小血管管壁近處流速較慢的流層稱為泊肅葉層。 1913年，英國R.M

15、.迪利和P.H.帕爾建議將動(dòng)力粘度的單位以泊肅葉的名字命名為泊(poise)，1泊＝1達(dá)因·秒/厘米２。1969年國際計(jì)量委員會建議的國際單位制（SI）中，動(dòng)力粘度單位改用帕斯卡·秒，1帕斯卡·秒＝10泊。,,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,,牛頓粘滯流體,1、 剪切應(yīng)力分布（ Stokes斯托克斯公式）,流體要流動(dòng)，必須有外力抵消內(nèi)摩擦力，即管子兩端存在壓強(qiáng)差(⊿p)。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,

16、,,,,牛頓粘滯定律：,1、 剪切應(yīng)力分布（ Stokes斯托克斯公式）,,,,,,,,流體要流動(dòng)，必須有外力抵消內(nèi)摩擦力，即管子兩端存在壓強(qiáng)差(⊿p)。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,（3）適用條件：不可壓縮的牛頓流體， 流體作定常流動(dòng)， 均勻的水平剛性圓管。,,2、速度分布： 速度與各流層到管軸的距離r的關(guān)系

17、：,注意式中各量的意義!,,,（1）公式：,（2）結(jié)論：,過管軸的任一平面上，各層的流速呈拋物線分布。,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,（3）適用條件：牛頓流體， 流體作定常流動(dòng)， 均勻的水平圓管。,,3、流量：（又稱泊肅葉公式）,（1）公式：,注意式中各量的意義!,（2）結(jié)論：,流量與壓差和半徑的四次方成正比與粘滯系數(shù)

18、成反比,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,（4）推廣：非水平的園管,,（5）說明：類比電流、電壓、電阻的歐姆定律有流量、壓差、流阻的泊肅葉定律,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),流阻：（外周阻力）,流阻只與管的形狀和流體本身性質(zhì)有關(guān)。,,,,,,它是設(shè)計(jì)豎直毛細(xì)粘度計(jì)的理論依據(jù)。,（6）應(yīng)用：①用于外周血液循環(huán)②測粘度,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),還有測粘度的方法略,,,,（7）補(bǔ)充：泊肅葉流動(dòng)的剪變率分布,,,因?yàn)槭且怨茌S為中心，離管軸中心

19、越遠(yuǎn)，r越大，速度卻越小。,,,,泊肅葉流動(dòng)的剪變率分布公式,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,,,泊肅葉流動(dòng)的剪變率分布曲線,0,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,平均流速、流量、最大剪變率、平均剪變率的關(guān)系：,,,,,可以證明：,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),下面推導(dǎo)：,,,,,,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,因?yàn)椋?,又因?yàn)椋?,而：,,,,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,（五）斯托克斯定律,,（1）公式：,（2）適用條件：①無邊無界 ②穩(wěn)定

20、層流 ③牛頓流體可加以修正,（3）應(yīng)用：①制藥劑型（混懸液）②離心沉降③測粘度,第一節(jié) 流體動(dòng)力學(xué),,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),,? 血液是一種流體組織，充滿于心血管系統(tǒng)中，在心臟的推動(dòng)下不斷循環(huán)流動(dòng)。? 如果流經(jīng)體內(nèi)任何器官的血流量不足，均可造成嚴(yán)重的組織損傷。? 人體大量失血或血液循環(huán)嚴(yán)重障礙，將危及生命。,,第二節(jié) 血液流動(dòng),血液流變性的研究在醫(yī)學(xué)診斷、治療上有重要價(jià)值，很多疾病可導(dǎo)致血液流變性質(zhì)發(fā)生變化。,

21、,,,,一、血液的組成與模型：,組成,模型,理化性質(zhì),第二節(jié) 血液流動(dòng),1、血液的組成：血液由 血漿 和 血細(xì)胞 組成。,血漿（55%）：溶于其中的溶質(zhì)物質(zhì)可分為四類：,,第二節(jié) 血液流動(dòng),鹽析法分為： 白蛋白，球蛋白，纖維蛋白原；電泳法分為： 白蛋白分為白蛋白和前白蛋白， 球蛋白分為 ?1-、?2-、?3-、?-、?-球蛋白。,無形成分 有形元素,①血漿蛋白：分子量很大的膠體物質(zhì)，含三類a

22、 血漿白蛋白：分子量小，含量最多4.0g%~5.5g%b 血漿球蛋白：分子量居中，含量2.0g%~3.0g%c 纖維蛋白原：分子量最大，含量0.2g%~0.4g%,② 非蛋白質(zhì)的含氮化合物：主要是蛋白質(zhì)的代謝產(chǎn)物、激素等。,,第二節(jié) 血液流動(dòng),③不含氮的有機(jī)化合物：主要是糖類，還有脂類等。,④電解質(zhì)無機(jī)鹽：正離子 Na+ 負(fù)離子 Cl- 等,血細(xì)胞（45%）：紅細(xì)胞，白細(xì)胞，血小板。,血細(xì)胞形狀、大小和含量

23、見下表。,,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,血液的組成 全血 血漿 水 白蛋白 溶質(zhì) 血漿蛋白 球蛋白

24、 纖維蛋白元 電解質(zhì) Ｎａ， Ｋ，Ｃａ，Ｍｇ 等 血細(xì)胞 紅細(xì)胞

25、 ＨＣＯ３，Ｃｌ，ＨＰＯ４等 白細(xì)胞 其他物質(zhì) 氣體 血小板 激素

26、 代謝產(chǎn)物 營養(yǎng)物,,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,,,,2、血液的模型,薄殼顆?！獌?nèi)部充液的（血細(xì)胞） 可以有大變形的

27、具有粘彈性的懸浮液——比重相近的牛頓流體（血漿）構(gòu)成兩相非牛頓流體（血液）,,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,（1）比重：（成分的密度/水的密度）,3、血液的理化性質(zhì),第二節(jié) 血液流動(dòng),血液的比重對血液的流變性質(zhì)產(chǎn)生重大影響。血漿的比重：取決于血漿蛋白。血液的比重：取決于血漿、血細(xì)胞比重和血細(xì)胞比積，即主要決定于紅細(xì)胞比積，其次是血漿蛋白的含量。,紅細(xì)胞：1.098×103kg.m-3血漿： 1.025×

28、;103~1.030×103kg.m-3血液： 1.050×103~ 1.060×103kg.m-3,,1atm 4°C,（2）血液的壓縮性,,第二節(jié) 血液流動(dòng),（3）血液的沉降率（血沉）,因含有較多的細(xì)胞顆粒成分，所以可壓縮性較小。,因紅細(xì)胞和血漿的比重有差異，使其緩慢沉降，最終沉淀。,靜止?fàn)顟B(tài)——易下沉流動(dòng)狀態(tài)——不易下沉、懸浮穩(wěn)定,（4）血液的粘滯性,,第二節(jié) 血液流動(dòng),? 與

29、水相比血液的粘滯性為4-5，血漿為1.6-2.4。? 全血的粘滯性主要決定于紅細(xì)胞數(shù)，血漿的粘滯性主要決定于血漿蛋白質(zhì)的含量。? 血液的粘滯性隨血流速度而發(fā)生變化，當(dāng)血流速度小于一定限度時(shí)，則粘滯性與流速成反變的關(guān)系。主要是由于血流緩慢時(shí)，紅細(xì)胞可疊連或聚集，使血液的粘滯性加大.,（5）血漿滲透壓,,第二節(jié) 血液流動(dòng),滲透壓的公式,注意：,滲透：水分子從純水或濃度較低的溶液中通過半透膜 向濃度較高的溶液中擴(kuò)散的現(xiàn)象。

30、滲透壓：溶液促使水分子從半透膜另一側(cè)向溶液中滲 透的力量,①公式各量的單位，R=8.314J.mol-1.K-1；T絕對溫度，單位為K；C為溶液的摩爾濃度，單位為mol.l-1；滲透壓的單位為Pa。②當(dāng)公式中的各量為上述單位時(shí)，算出的滲透壓的單位是K Pa。③由公式看出，滲透壓的大小與溶質(zhì)微粒的摩爾濃度成正比，而與微粒的大小和化學(xué)性質(zhì)無關(guān)。,,,,毫滲透摩爾濃度（毫滲量/升）：mOsm.l-1含義：是指1升溶液中能產(chǎn)

31、生滲透效應(yīng)的各種溶質(zhì)微粒的總和。毫滲透摩爾濃度濃度相同，溶液產(chǎn)生的滲透壓一定相同。,第二節(jié) 血液流動(dòng),血漿滲透壓約為300mOsm/kgH2O，相當(dāng)于7個(gè)大氣壓或5330mmHg。,? 晶體滲透壓： 來自于血漿小分子晶體物質(zhì)，特別是電解質(zhì)。與組織中的晶體滲透壓基本相等。? 膠體滲透壓：由血漿中的蛋白質(zhì)，特別是白蛋白組成。由于血漿中的蛋白高于組織，所以血漿膠體滲透壓高于組織。 ? 血漿蛋白不容易透過血管壁但對于血管內(nèi)外的水平衡有重

32、要作用。,等滲溶液和等張溶液：,? 能使懸浮于其中的紅細(xì)胞保持正常體積和形狀的鹽溶液稱為等張溶液。所謂“張力”實(shí)際上是指溶液中不能透過細(xì)胞膜的顆粒所造成的滲透壓。,,第二節(jié) 血液流動(dòng),? 滲透壓與血漿相等的溶液稱為等滲液。 高于或低于血漿滲透壓的則稱為高滲液或低滲液。 紅細(xì)胞在低滲液中發(fā)生體積和形態(tài)的變化，因而出現(xiàn)溶血。,但不同物質(zhì)的等滲液不一定都能使紅細(xì)胞的體積和形態(tài)保持正常。,（6）血漿的pH值,,第二節(jié)

33、 血液流動(dòng),?正常人血液的pH值約為7.35-7.40。,?正常人血漿的pH值約為7.30-7.50。,血漿pH值主要決定于血漿中主要的緩沖對—— NaHCO3/H2CO3的比值,通常NaHCO3/H2CO3的比值為20。血漿中還有其他緩沖對—— 蛋白質(zhì)鈉鹽/蛋白質(zhì)、Na2HPO4/NaH2PO4。,,第二節(jié) 血液流動(dòng),在紅細(xì)胞內(nèi)有緩沖對—— 血紅蛋白鉀鹽/血紅蛋白、氧合血紅蛋白鉀鹽/氧合血紅蛋白、

34、 K2HPO4/KH2PO4 、 KHCO3/H2CO3。,?正常人血細(xì)胞的pH值約為7.40-7.45。,,,,（7）血液的電特性：,因血細(xì)胞表面帶負(fù)電，則電泳時(shí)血細(xì)胞向陽極移動(dòng)。,第二節(jié) 血液流動(dòng),血液中溶解許多無機(jī)鹽的粒子，使血液具有導(dǎo)電性。,影響血液電阻率的因素：,血液的導(dǎo)電性用電阻率或電導(dǎo)率來表示。,①與紅細(xì)胞比積成正比；②與血漿蛋白的濃度有關(guān)，血漿蛋白的濃度越大，電阻率越高；③與血液的流動(dòng)狀態(tài)有關(guān)，流動(dòng)血液

35、的電阻率較低。,,,,血液的理化性質(zhì)主要包括以上幾點(diǎn)，這些理化性質(zhì)對血液的及其組分的流變性都有明顯影響，反過來，血液的流變性也要影響血液的理化性質(zhì)。,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,說明：血液這個(gè)特殊懸浮液的特點(diǎn),第二節(jié) 血液流動(dòng),①高濃度 一般懸浮液：3% 分散粒子間相互作用可以忽略血液：45% 分散粒子間相互作用可以忽略 易聚集,②懸浮粒子有粘彈性 一般懸浮液：粒子是剛性球狀體血液：粒子是粘彈性圓盤狀體,

36、③非均質(zhì)一般懸浮液：均質(zhì)血液：非均質(zhì)（水91% 無機(jī)物和有機(jī)物2% 蛋白質(zhì)7%）,,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),補(bǔ)充：,溶液（透明） 顆粒直徑1nm以下,膠體（半透明）顆粒直徑1—100nm之間,濁液（不透明）顆粒直徑100nm以上 懸濁液（漂?。?乳濁液（沉?。?,,,,,二、血液的非牛頓特性：,第二節(jié) 血液流動(dòng),1、血粘度隨切變率變化,右圖是血液的粘度隨剪變率的變

37、化關(guān)系。,從圖可以得出：血液的粘度隨著剪變率的增大而降低。,,,,,①當(dāng) 時(shí)血液粘度迅速降低。②當(dāng) 時(shí)，血液粘度緩慢降低。③當(dāng) 時(shí)，血液粘度趨于一定值。呈現(xiàn)牛頓流體。,第二節(jié) 血液流動(dòng),具體地說,,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),2、流動(dòng)曲線非線性,3、有屈服應(yīng)力,流動(dòng)曲線不過原點(diǎn),例如，,,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),4、粘彈性,5、F-L效應(yīng),應(yīng)力松弛 蠕變 滯

38、后環(huán),F-L正效應(yīng)——粘度隨管徑的減小而減小。,d<1mm時(shí)：,F-L逆效應(yīng)——粘度隨管徑的減小而增大。,粘度不隨管徑的變化而變化。,d>1mm時(shí)：,,,,,一般結(jié)論：,第二節(jié) 血液流動(dòng),①血管直徑大于1mm，切變率小于0.1S-1時(shí)血液看成均質(zhì)非牛頓流體②直徑大于1mm，切變率大于100S-1時(shí)血液看成均質(zhì)牛頓流體③直徑小于1mm血液看成不均質(zhì)流體,,,,,三、血液的非牛頓特性的推測：導(dǎo)言：血液粘度是血

39、液流變學(xué)的重要指標(biāo)，我們主要從宏觀角度來探討影響血液粘度的因素。主要有以下幾種基本因素。,第二節(jié) 血液流動(dòng),1、血液的內(nèi)在因素,①紅細(xì)胞的聚集,呈硬幣樣重疊桿狀聚集體,引起聚集的原因：表面負(fù)電荷的減少 表面產(chǎn)生的粘著性物質(zhì) 血漿纖維蛋白長鏈高分子橋聯(lián)作用,,,,,紅細(xì)胞聚集對血液粘度的影響：在低切變率下將使血液的粘度顯著提高。,第二節(jié) 血液流動(dòng),NA：正常紅細(xì)胞與

40、Ringer液組成的懸浮液HA：硬化紅細(xì)胞與Ringer液組成的懸浮液NP：正常血液,分析：NP、NA、HA三種溶液在剪變率較低時(shí)，其粘度相差很大，原因是什么？,,,,正常的血液中含有纖維蛋白原和球蛋白，具有橋聯(lián)作用，在低剪變率下使紅細(xì)胞形成聚集體，其粘度顯著增大。剪應(yīng)力進(jìn)一步減小，橋聯(lián)作用更顯優(yōu)勢，紅細(xì)胞聚集程度越高，聚集體結(jié)構(gòu)越緊密，粘度自然就高。而NA曲線中的溶液不含纖維蛋白原和球蛋白，里面的紅細(xì)胞不可能發(fā)生聚集，其粘度自然

41、就低?？梢奛P、NA兩曲線的高度差是由紅細(xì)胞聚集引起的，低剪變率下的粘度表征的是紅細(xì)胞的聚集性。,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),②紅細(xì)胞的變形,紅細(xì)胞具有很強(qiáng)的變形能力,新鮮的紅細(xì)胞——易于變形,硬化的紅細(xì)胞——不易于變形,紅細(xì)胞變形性對血液粘度的影響：在高切變率下將使血液的粘度顯著降低。,,,,紅細(xì)胞壓積HCT（測量值）：注意與紅細(xì)胞比積的差別。,第二節(jié) 血液流動(dòng),③血細(xì)胞的壓積,影響紅細(xì)胞壓積HCT的因

42、素：①海拔高度②吸煙③酒精④心理因素⑤溫度,,,,從圖中可以看出在任一剪變率下，紅細(xì)胞 壓積越大，血液的粘度越大，且呈指數(shù)規(guī)律增大。固化的紅細(xì)胞很難流動(dòng)。而正常的紅細(xì)胞在高壓積的情況下流動(dòng)性仍然很好，這與紅細(xì)胞的可變形性好有關(guān)。,第二節(jié) 血液流動(dòng),紅細(xì)胞壓積對血液粘度的影響：,,,,血漿作為血液的懸浮劑，其粘度必然影響全血的粘度。,第二節(jié) 血液流動(dòng),④血漿粘度,血漿粘度大，血液的粘度亦增大。（血漿的粘度決定于

43、血漿蛋白含量的多少。血漿蛋白含量越多，血漿粘度越大。）,血漿中的蛋白質(zhì)與血細(xì)胞發(fā)生橋聯(lián)作用也影響血液的粘度。,,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),⑥血漿各種成分之間的作用,⑤血細(xì)胞之間的作用,⑦血細(xì)胞與血漿之間的作用,,,,,2、血液的外在因素,第二節(jié) 血液流動(dòng),①溫度②滲透壓③PH值,,,,,四、血液的流動(dòng)：1、血液在水平剛性管中的層流,第二節(jié) 血液流動(dòng),①速度分布,速度分布不是拋物線,速度不變,（塞子流),,,,第三節(jié)

44、血液的本構(gòu)方程,,,現(xiàn)象分析：,,,,,第二節(jié) 血液流動(dòng),②流量,流動(dòng),不流動(dòng),,,,,嚴(yán)重危害人類健康：血細(xì)胞流變性異常血栓的形成動(dòng)脈粥樣硬化等等,第二節(jié) 血液流動(dòng),2、血液在血管中流動(dòng),影響因素：①血液流態(tài)②血流參量等等,,,,,正常生理?xiàng)l件：①動(dòng)脈具有彈性能張縮②血液中沒有持續(xù)的湍流是脈動(dòng)的層流③血液是非牛頓流體,第二節(jié) 血液流動(dòng),假定：①血管為剛性管②血液為牛頓流體③做定常流動(dòng),,,,,解釋

45、：伯努利方程實(shí)質(zhì)：紅細(xì)胞變形性,第二節(jié) 血液流動(dòng),（2）小血管內(nèi)的流動(dòng)：,（1）進(jìn)口區(qū)的流動(dòng)：,需充分?jǐn)U展區(qū)域,紅細(xì)胞的軸集徑向遷移,,,,,（3）狹窄管內(nèi)的流動(dòng)①分析：參考 液流連續(xù)性原理 伯努利方程,第二節(jié) 血液流動(dòng),血壓變化：沿管軸上游正壓力梯度，沿管軸下游逆壓力梯度沿管徑要獲得向心力外側(cè)壓力大于內(nèi)側(cè)壓力流動(dòng)分離：一部分流速較慢的血流與主流分開做環(huán)形流動(dòng)。特點(diǎn)切應(yīng)力情況：沿管軸狹窄部位是高切應(yīng)力、高切變

46、率區(qū)分離區(qū)部位是低切應(yīng)力、低切變率區(qū)紅細(xì)胞軸集：若血管較細(xì),②結(jié)論：,,,,,（4）彎曲管內(nèi)的流動(dòng)①分析：參考 液流連續(xù)性原理 伯努利方程②結(jié)論：二次流：彎曲部位形成雙環(huán)形流動(dòng)血壓變化：沿管軸彎曲管上游內(nèi)側(cè)逆壓力梯度沿管軸彎曲管下游外側(cè)逆壓力梯度沿管徑要獲得向心力外側(cè)壓力大于內(nèi)側(cè)壓力流動(dòng)分離：彎曲管上游內(nèi)側(cè)有分離區(qū)彎曲管下游外側(cè)有分離區(qū),第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,切應(yīng)力情況：外側(cè)壁是高切應(yīng)力、高切變率

47、區(qū)內(nèi)側(cè)壁是低切應(yīng)力、低切變率區(qū)紅細(xì)胞軸集：若血管較細(xì),第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,（5）分叉管內(nèi)的流動(dòng)①分析：參考 液流連續(xù)性原理 伯努利方程②結(jié)論：二次流：彎曲部位形成雙環(huán)形流動(dòng)血壓變化：沿管軸彎曲管上游內(nèi)側(cè)逆壓力梯度沿管軸彎曲管下游外側(cè)逆壓力梯度沿管徑要獲得向心力外側(cè)壓力大于內(nèi)側(cè)壓力流動(dòng)分離：彎曲管上游內(nèi)側(cè)有分離區(qū)彎曲管下游外側(cè)有分離區(qū),第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,切應(yīng)力情況：外側(cè)壁是高切應(yīng)力、

48、高切變率區(qū)內(nèi)側(cè)壁是低切應(yīng)力、低切變率區(qū)紅細(xì)胞軸集：若血管較細(xì)無蒂堅(jiān)核區(qū)：在分叉部位,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,學(xué)說一、壁切應(yīng)力學(xué)說1、局部高切應(yīng)力可導(dǎo)致血管內(nèi)膜變形性損傷 血管內(nèi)皮細(xì)胞變性——后溶脹——最后被侵蝕*慢性損傷血管內(nèi)膜的程度待研究中2、變化高切應(yīng)力可導(dǎo)致血管內(nèi)膜增厚性損傷 生物材料的壓電效應(yīng)——引起生物刺激正反饋——使組織增生——進(jìn)而內(nèi)膜增厚——最后硬化*動(dòng)脈血管內(nèi)膜所受的切應(yīng)力實(shí)際上

49、都隨心臟搏動(dòng)規(guī)律 周期性變化,相關(guān)學(xué)說：,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,學(xué)說二、流動(dòng)分離學(xué)說1、分離區(qū)滯留細(xì)胞溶解可導(dǎo)致血管內(nèi)膜生化性損傷 主流與分流之間交換率很低——血細(xì)胞滯留其中較長時(shí)間——得不到氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)——會溶解釋放促聚、凝血等物質(zhì)以上物質(zhì)將①促使血細(xì)胞在分離區(qū)形成聚集體②同血漿纖維蛋白原及細(xì)胞殘骸一起與血管內(nèi)膜發(fā)生作用,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,2、分離區(qū)物質(zhì)交換律低可導(dǎo)致血管內(nèi)膜退化性損傷

50、 主流與分流之間交換率很低——造成物質(zhì)擴(kuò)散率很低——導(dǎo)致血管內(nèi)皮細(xì)胞得不到正常氧氣和營養(yǎng)供應(yīng)——使內(nèi)膜退化受損——易于脂類沉淀——促進(jìn)粥樣硬化斑塊的形成*因?yàn)閯?dòng)脈血管內(nèi)膜及中膜無毛細(xì)血管，其代謝活動(dòng)所需的氧氣和營養(yǎng)物質(zhì)的供應(yīng)及代謝產(chǎn)物的排出，完全依賴于動(dòng)脈血流與管壁組織的物質(zhì)擴(kuò)散,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,3、分離區(qū)血流切變率低可導(dǎo)致血栓的形成分離區(qū)血流切變率低，滯留其中的紅細(xì)胞、血小板聚集作用增強(qiáng)，從而沉積于血管內(nèi)膜上。

51、上游的高切應(yīng)力區(qū)使血小板被激活，釋放促聚凝血等物質(zhì)，從而使血細(xì)胞更易聚集沉淀于血管內(nèi)膜上，誘導(dǎo)血栓的形成。,第二節(jié) 血液流動(dòng),,,,,學(xué)說三、壓力學(xué)說低血壓區(qū)存在著血管內(nèi)膜抽吸作用，使血管內(nèi)膜損傷（速度與壓強(qiáng)關(guān)系的應(yīng)用——?jiǎng)幽芘c勢能的轉(zhuǎn)化）學(xué)說四、湍流學(xué)說若在管壁附近形成湍流，管壁、血細(xì)胞就會受到較強(qiáng)的變化的切應(yīng)力作用，從而會使管壁、血細(xì)胞都受到損傷，進(jìn)而誘導(dǎo)血小板聚集形成血栓。學(xué)說五、無蒂堅(jiān)核學(xué)說分叉部位,第二節(jié)