Особенности крови как жидкости
Кровь — сложная многокомпонентная жидкость, обладающая неньютоновскими свойствами. Она состоит из плазмы и форменных элементов (эритроциты, лейкоциты, тромбоциты). Эти компоненты влияют на вязкость и поведение крови в сосудах.
Реология крови
Вязкость крови зависит от скорости сдвига (скорости деформации), концентрации форменных элементов, температуры и состояния сосудов. При низких скоростях кровотока кровь проявляет вязкоупругие свойства, а при высоких — её вязкость снижается (явление сдвигового разжижения).
Режимы течения крови
Ламинарное течение: характерно для большинства сосудов с небольшим диаметром и нормальной скоростью кровотока. Скорость потока распределена по профилю, максимальная — в центре сосуда, минимальная у стенок.
Турбулентное течение: возникает при высоких скоростях и больших диаметрах сосудов, при патологических состояниях (например, сужение сосуда или аневризма). Турбулентность приводит к усиленному сопротивлению и повреждению стенок сосудов.
Переход от ламинарного к турбулентному течению определяется критерием Рейнольдса:
$$ Re = \frac{\rho v d}{\eta} $$
где ρ — плотность крови, v — средняя скорость потока, d — диаметр сосуда, η — динамическая вязкость.
Для крови переход к турбулентному течению наблюдается при Re > 2000, хотя из-за сложной природы крови этот порог может изменяться.
Закон Пуазейля для крови
При ламинарном течении в цилиндрических сосудах можно использовать закон Пуазейля для оценки объема крови, проходящего за единицу времени:
$$ Q = \frac{\pi \Delta P r^4}{8 \eta l} $$
где Q — объемный расход, ΔP — перепад давления, r — радиус сосуда, η — вязкость крови, l — длина сосуда.
Закон подчеркивает сильенную зависимость расхода от радиуса сосуда, что играет ключевую роль в физиологическом регулировании кровотока.
Факторы, влияющие на кровоток
Вязкость крови: зависит от гематокрита (доли форменных элементов) и состояния плазмы.
Сопротивление сосудов: определяется их диаметром и эластичностью.
Артериальное давление: основной движущий фактор кровотока.
Реологические свойства: сдвиговое разжижение позволяет крови лучше адаптироваться к изменяющимся условиям потока.
Патологические изменения течения
Сужение сосудов (стеноз) приводит к увеличению скорости и переходу к турбулентному режиму, что может повредить эндотелий.
Нарушение вязкости крови (например, при полицитемии) увеличивает сопротивление кровотоку и нагрузку на сердце.
Образование тромбов влияет на локальные условия течения, способствуя развитию эмболий и ишемии.