二合血液唐老师03流变学

Hemorheology

第三章血液的流变特性血液流变学第三章血液的流变特性Hemorheology电镜下的血液成分Contents

血液的理化性质1

影响血液粘度的因素2

血液的本构方程3血液流变学第三章血液的流变特性内容简介

血液和整个生理活动密切相关，因此，血液流变特性的研究已成为基础医学和临床医学的重要课题，也是血液流变学科的核心部分。本章主要讲述血液的宏观流变性质。应重点掌握剪变率、红细胞压积、红细胞聚集、变形对血液粘度的影响；正确理解血液的本构方程；了解血液的组成及理化性质。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质1.了解血液的组成。2.掌握红细胞压积、比容概念。学习要求：

血液的组成理化性质13.理解渗透压概念。4.了解血液的电特性。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质2一、血液的组成血浆（牛顿流体）血细胞红细胞RBC白细胞WBC血小板PLT有形成分45％无形成分55％Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质3血浆白细胞·血小板

红细胞血液加入抗凝剂后，经过静止、离心等方法所得到的淡黄色透明液体部分是血浆。水（90%-92%）其他物质血浆蛋白非蛋白质含氮化合物不含氮的有机化合物无机盐血浆

白蛋白球蛋白纤维蛋白原胶体物质6%-7.5%晶体物质1%-3%Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质4血细胞比容：血细胞在总血量中的容积百分比≈红细胞比容。血细胞体积血样总体积×100%Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质5血细胞压积：血细胞与血浆分离后，测得的血细胞体积所占血样体积的百分比。男：40—50%女：37—48%

因为离心分离出来的血细胞带有少许血浆，所以血细胞压积约大于血细胞比容（约大2%3%）。参考范围：红细胞压积(HCT)：红细胞与血浆分离后，测得的红细胞体积所占血样体积的百分比，用Hct表示。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质6红细胞白细胞血小板几何形状双凹圆盘形球形或蛋形薄双凸圆盘形或椭圆形直径（µm）7.7（平均值）10-222-4厚度（µm）1.44-2.8410-22约1体积（µm3）85-100500-40005-10密度(个/ml)男：4.0×109-5.5×109女：3.5×109-5.0×1094.0×106-10×1061×108-3×108占血液体积(％)男：40-50女：37-45﹤0.10.3占血细胞总体积(％)950.134.9

血细胞正常数据Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质7

电镜下的血液成分

显微镜下的血液

Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质8血小板

白细胞

电镜下的各种血细胞红细胞Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质9二、血液的理化性质2.比重：物质的单位体积重量。1.色泽：红色，动脉血鲜红，静脉血暗红。Hemorheology红细胞比积血浆蛋白含量取决于血浆比重血细胞比重血细胞比积血浆：1.025～1.030×103N/m3红细胞：1.090×103N/m3血液：1.050～1.060×103N/m3血液的流变性第一节

血液的理化性质血浆：1.025～1.030×103N/m3红细胞：1.090×103N/m3血液：1.050～1.060×103N/m3RBC>血浆,静止时,比重差使RBC下沉,与血浆分开。血沉ESR:示RBC沉降快慢，是RBC聚集程度、聚集倾向的表征量。常以单位时间血浆柱高度示之。单位：mm/hHemorheology10血液的流变性第一节

血液的理化性质3.渗透压：渗透现象：水分子从纯水或浓度较低的溶液中通过半透膜向浓度较高的溶液中扩散的现象。渗透压：促使水分子从半透膜另一侧向溶液中渗透的力量。浓度越大的溶液，渗透压越高。水分子总是从低渗溶液经过半透膜向高渗溶液渗透。溶液的摩尔浓度(mol·L-1)绝对温度(K)8.314J·mol-1·K-1(Pa)11Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质12注意：

温度一定，渗透压的大小仅由摩尔浓度决定，并与与溶质颗粒数目的多少呈正比，而与微粒的大小和化学性质无关。正常人血浆π=770（kPa）(Pa)包括：晶体渗透压(低分子晶体物质产生的渗透压

)和胶体渗透压(高分子胶体物质产生的渗透

)。毫渗透摩尔浓度（毫渗量/升）：mOsm·L-1

是指1升溶液中能产生渗透效应的各种溶质微粒的总和。临床上常用它来衡量和比较渗透压。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质13正常人血浆π=300mOsm/L临床规定：280～320mOsm/L等渗<280mOsm/L低渗>320mOsm/L高渗π的改变→RBC变形能力的改变正常情况下，血细胞内外渗透压是相等的。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质14

红细胞在等渗溶液中形态正常，在低渗溶液中膨胀(水渗入)，在高渗溶液中皱缩(水渗出)。都将使红细胞的变形性降低。

人血红细胞在高渗状态人血红细胞在低渗状态Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质15血浆渗透压恒定的意义

正常情况下，血细胞内外渗透压是相等的。渗透压恒定对保持细胞内外水的平衡和细胞的正常体积；调节血管内外水的平衡和维持正常的血浆容量。以及为维持血液的有形成分，特别是红细胞的形态、理化性质及正常生理活动都有重要意义。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质164.血浆PH值：正常血浆：7.35～7.45>7.45碱中毒<7.35酸中毒PH值的改变→RBC变形能力的改变静脉血7.35，动脉血7.45，血红蛋白溶液7.396取决于：①血液缓冲系统②肺排酸功能③肾排酸保碱功能pH<6.9或>7.8，将危及生命。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质175.导电性：RBC、WBC表面带有电荷，血浆中存在电解质离子6.导热性：血液具有较好的导热性，12552J/人·天。影响导电性的因素：H↗、血浆蛋白浓度↗→电导率↘血液流动状态改变(红细胞的取向、变形、轴向集中…）如：速度↗→导电性↗血浆导电性>>红细胞导电性Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质18

血液的理化性质，如比重、渗透压、PH值和电特性等对血液及其组分的流变性都有明显影响，反过来，血液的流变性也要影响着血液的理化性质。Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质19小结：红细胞比容（比积）：

判断题Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质20小结：渗透压公式：溶液的摩尔浓度(mol·L-1)绝对温度(K)8.314J·mol-1·K-1(Pa)填空题、选择题Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质21小结：

温度一定，渗透压的大小仅由摩尔浓度决定，并与与溶质颗粒数目的多少呈正比，而与溶质微粒的大小和化学性质无关。判断题Hemorheology血液的流变性第一节

血液的理化性质22小结：

保持细胞内外水的平衡和细胞的正常体积；调节血管内外水的平衡和维持正常的血浆容量。维持血浆渗透压恒定的意义：简答题、填空题Hemorheology血液的流变性学习要求：

1.掌握剪变率对血液粘度的影响。2.掌握红细胞聚集和变形对血液粘度的影响。3.掌握红细胞压积对血液粘度的影响。4.掌握血浆粘度对全血粘度的影响。5.了解比重、渗透压等对血液粘度的影响。Hemorheology第二节影响血液粘度的因素1血液的流变性

血液是由高分子稀溶液与多种细胞构成的悬浮液，在人体生理活动的介质中，其物理性和流动性最为复杂。血液粘度是血液流变学的一个重要指标。它的改变将直接影响机体内的血流阻力，从而影响组织血流灌注。剪变率红细胞聚集红细胞变形红细胞压积血浆粘度

影响血液粘度的主要因素Hemorheology第二节影响血液粘度的因素2血液的流变性一、剪变率

如图所示，是通过实验测得的血液在不同Hct值下，血液表观粘度与剪变率的关系曲线。为什么Hct＝0时，粘度为一恒量？10-210-1110102102103101Hct090%45%由图可知：血液粘度随着剪变率总的变化趋势是：

随着剪变率的增大而降低。Hemorheology第二节影响血液粘度的因素3血液的流变性10-210-1110102102103101Hct090%45%

当时，血液粘度趋于一定值，呈现牛顿流体。Hemorheology

当时，血液粘度随↗迅速降低。当时，血液粘度随↗缓慢↘

。第二节影响血液粘度的因素4

当→0时，为固体。

在10-150s-1时，为屈服-假塑性流体。血液的流变性Hemorheology2.在10-2～50s-1，呈具有剪切稀化作用的屈服-假塑性流体，↗→↘，可用Casson公式描述。此时叠连体的长度、数目随↗而↘，RBC的变形和定向→↘。3.低切时（→0），<,呈固体,RBC→三维网络

即

由0增加的过程中,血液从非牛顿流体转变为牛顿流体1.高切时，

与

无关，叠连体→单个RBC第二节影响血液粘度的因素5血液的流变性二、红细胞聚集和变形红细胞聚集1、聚集现象：

在低剪变率下，作用于红细胞表面的剪应力小，纤维蛋白原等血浆蛋白会将红细胞桥联起来聚集成缗钱状、分枝状、网络状结构，形成聚集体。Hemorheology第二节影响血液粘度的因素6血液的流变性红细胞聚集并不等于血液凝固！

注意：

血液凝固Hemorheology2、红细胞变形现象RBC处于自由静止状态时，呈双凹圆盘形，细胞膜极柔软，十分容易变形。在剪应力作用下可变成椭球形等各种形伏。

血液从流动的液体状态变成不能流动的胶冻状凝块，这一现象叫做血液凝固。第二节影响血液粘度的因素7课外知识介绍血液凝固血液的流变性Hemorheology

血液流出人体血液就会发生凝固。血液凝固是一系列复杂的化学连锁反应的结果，其最后阶段是由原来溶解于血浆中的纤维蛋白原转变为不溶性的纤维蛋白。纤维蛋白像细丝一样，在形成过程中相互交错重叠，并把血细胞网罗在内，使原来呈溶胶状态的血液逐渐变成凝胶状态的血凝块。血凝块形成以后，由于血小板收缩蛋白的收缩作用，使血凝块回缩变硬，同时析出淡黄色透明的液体─血清。课外知识介绍血液凝固血液的流变性Hemorheology

血管内循环着的血液一般不会发生凝固，主要原因是：(1)正常的心脏和血管的内膜光滑，不致发生血小板的破坏；(2)血液中有抗凝物质，如肝素是体内产生的一种较重要的抗凝物质。它可以抑制凝血酶原转变为凝血酶，从而抑制纤维蛋白原形成纤维蛋白；(3)血浆中还有使已形成的纤维蛋白溶解的物质，可以随时将血管内已形成的纤维蛋白溶解。血液的流变性Hemorheology3、红细胞聚集与变形对血液粘度的影响高切时，↗→RBC变形、沿轴取向↗→↘低切时，↗→叠连解体↗→单个RBC→↘↘

聚集变形HANANPH=45%NP：正常血液NA：正常RBC与含11%白蛋白的血浆HA：固化RBC与含11%白蛋白的血浆第二节影响血液粘度的因素8血液的流变性Hemorheology

正常的血液中含有纤维蛋白原和球蛋白，具有桥联作用，在低剪变率下使红细胞形成聚集体，其粘度显著增大。剪应力进一步减小，血浆蛋白的桥联作用更显优势，红细胞聚集程度越高，聚集体结构越紧密，粘度自然就越高。

而NA曲线中的溶液不含纤维蛋白原和球蛋白，里面的红细胞不可能发生聚集，粘度自然就较低。

分析：NP、NA两种溶液在剪变率较低时，其粘度相差很大，原因是什么？

可见NP、NA两曲线的高度差是由红细胞聚集引起的血液表观粘度之差。第二节影响血液粘度的因素9血液的流变性Hemorheology

分析：分析HA（固化的红细胞）与NA两曲线在剪变率较大时，粘度存在高度差的原因？HA中的红细胞已被固化，在这种悬浮液中，既无红细胞聚集，也无红细胞变形，故其相对粘度a不随剪变率变化。显然，在高剪变率范围，NA与HA都无红细胞聚集，所以HA、NA的高度差是由红细胞变形所引起的粘度降低。

剪变率对血液粘度的影响，实际上是通过影响红细胞的聚集和变形来实现的。如果没有红细胞的聚集和变形，血液近似为牛顿流体（HA曲线）。10第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology结论：在低剪变率下，红细胞聚集使血液粘度显著增大。在高剪变率下，红细胞变形使血液粘度大大降低。低剪变率下的粘度表征红细胞的聚集性，若红细胞聚集性增强，低剪变率粘度增大。高剪变率下的粘度表征红细胞的变形性，若红细胞变形性变差，高剪变率粘度增大。第二节影响血液粘度的因素11血液的流变性Hemorheology影响红细胞圧积的因素：12第二节影响血液粘度的因素海拔高度：高原地区居民Hct明显高于平原地区的居民。吸烟：有长期吸烟史的人Hct明显高于不吸烟的健康人。酒精：长期过量引酒，可使红细胞聚集性增加，血液严重沉积、瘀滞；酒精中毒将引起红细胞损伤，造成溶血，使Hct↘。心里因素：忧虑可引起Hct等血液粘滞诸因素异常；应激将导致Hct↗。温度：t↗或t↘→Hct↗。三、红细胞压积Hct血液的流变性Hemorheology三、红细胞压积Hct各种下，均随H↗而↗，且呈指数规律增大。

（1）同一

下：

H↗，↗（2）同一H下：↗，↘正常RBC与Ringer液组成的悬浮液的与H的关系曲线固化RBC正常RBCH(s-1)0.010.0520.525.252103102101020406080102(mPa·s)13第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology正常RBC与Ringer液组成的悬浮液的与H的关系曲线固化RBC正常RBCH(s-1)0.010.0520.525.252103102101020406080102(mPa·s)（3）固化RBC的H为

50％-60％时，随

H↗而↗↗，并→，表明很难流动。（4）正常RBC在H>90％时，仍为有限小，说明在高压积的情况下流动性仍然很好。因为正常RBC可变性好。14第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology实践证明：人的供氧量最佳比容为30—35%

白细胞、血小板的浓度↗→H↗→ηa↗

相同H下，大体积RBC悬浮液的

>小体积

RBC悬浮液的

在保证充分供氧的情况下H↗↗15第二节影响血液粘度的因素

注意：血液的流变性Hemorheology1.血浆蛋白成分

2.蛋白分子形状的影响：链状分子>球形分子

分子不对称性↗网络能力↗，所以纤维蛋白原是影响的重要成分（1）在血浆中形成网络使↗球蛋白：低切下，对↗起较大作用白蛋白：有助于缓解球蛋白的影响（2）通过表面吸附以表面的正电荷抵消RBC表面的负电荷,使RBC结成串,再通过桥联作用形成网络。四、血浆粘度

的影响

（↗→↗）

16第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology温度=370CRBC的压积=49%球蛋白2.2%（重量）白蛋白3.5%（重量）纤维蛋白原0.6%全血17第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology

新生儿3-13岁20-30岁31-50岁51-70岁70岁以上纤维蛋白原（mg%）274323362360460530血浆比粘度1.301.451.651.671.751.81不同年龄组血浆纤维蛋白原含量与血浆粘度18第二节影响血液粘度的因素Bayliss等人研究结果认为血浆粘度可表示为：血浆粘度水的粘度每100ml血浆中的蛋白质克数常数血液的流变性Hemorheology五、管壁、管径的影响19第二节影响血液粘度的因素1.管壁的影响管壁粗糙程度：内壁越光滑，阻力越小，流动越快→a↘；内壁越粗糙，阻力越大，流动越慢→a↗。管壁附近血浆层：血浆层的存在也可大大减小血液流动的阻力，使血液的粘度减小。血液的流变性Hemorheology生理情况下，人血管的临界半径rC=2～7μm

PH值改变、血小板聚集，均可使F—L氏效应发生逆转的临界半径明显增加。

r<1mm时,

r↘→↘。（F—L效应）

r

<5μm时,r↘→↗↗。（F—L效应的逆转）

当：20第二节影响血液粘度的因素2.管径的影响血液的流变性Hemorheology21第二节影响血液粘度的因素rPH7.3PH7.3PH6.9PH6.0PH7.3580%80%50%血小板的聚集血小板的聚集正常法——林氏效应及其逆转Hct血液的流变性Hemorheology六、渗透压、PH值七、温度

改变RBC的变形能力→的改变T↗出汗→H↗→↗

↘→↘

RBC聚集↗→↗37℃时，有最佳变形能力，49℃时变形能力完全丧失pH<6.9或>7.8，将危及生命。22第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology病理状态下，白细胞数量↗，变形性↘，发生粘附和嵌塞→白细胞数目↗↗，a↗。正常情况下对血液的粘度影响不大。八、白细胞

当白细胞数达到20×103/mm3时，在直径小于5mm的毛细血管中约有一半的时间血液停止流动。血小板可以引起微血栓→血液循环障碍→血液理化性质改变→影响到红细胞的聚集和变形→a。

九、血小板23第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology十、血液的比重血液比重↗，a↗。

十一、生理波动：早晨↗，11：00时ηm

下午↘，午夜3：00时ηmin

新生儿出生时，粘度较高，一周后下降，五个月时将为35%，然后升高

24第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology十二、心理因素、抽烟

25第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology血浆蛋白RBC表面电荷剪变率渗透压、PH值血浆粘度RBC聚集RBC变形管径和管壁全血粘度RBC压积抗凝剂温度影响血液粘度的诸因素及其相互关系26第二节影响血液粘度的因素血液的流变性Hemorheology哪些因素能导致血液粘度升高？血液粘度升高将给肌体带来哪些影响？试从微观的角度解释为什么低剪切时血液粘度随剪变率的升高而降低，高剪时血液粘度与剪变率无关？27第二节影响血液粘度的因素3.红细胞压积与血液粘度有什么关系？思考题血液的流变性Hemorheology血液粘度的测定课外知识介绍（1）毛细管粘度计适用于牛顿流体（血浆）。任意截面处，任意点切变率不同→平均粘度（2）锥板粘度计（威森博格流变仪）原理：θhRrωT与r无关，板面上切变率处处相等扭力矩：优点：试样少，板间各处切变率相同，临床应用广泛。血液的流变性Hemorheology血液粘度的测定θhRrωT课外知识介绍血液的流变性Hemorheology血液粘度的测定（3）共轴圆筒旋转粘度计（Couette粘度计）

结构：由两间隙很小的共轴圆筒组成

原理：设外筒以ω旋转，由粘滞性，有外力作用于内筒。因间隙很小，视定常流。

流体的表观粘度：RihR0优点：可在不同的ω下，准确提供不同的切变率，间隙内各部分切变率相等。课外知识介绍血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology11.掌握血液的卡森方程。2.掌握血液的屈服应力和卡森粘度。学习要求：

3.理解血液的卡森图。重点！血液的卡森方程血液的屈服应力人血的流变性分区血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology2一、血液的卡森方程0.5H(%)46.0%39.0%33.2%27.5%21.6%19.2%10.2%0%(×10-3N/cm2)1/2013.02.01.0t=25C°低剪切下人血Casson图H临=6.5%c=10-3N/m2血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology3一、血液的卡森方程低剪切下人血Casson图

H(%)(×10-3N/cm2)1/20.5013.02.01.0t=25C°H临=6.5%c=10-3N/m246.0%39.0%33.2%27.5%21.6%19.2%10.2%0%当H=0时，血浆—牛顿流体。

当血液的红细胞压积大于某一数值(H>H临=5%-8%)时，血液的流变特性可用卡森方程描述：——血液的本构方程c—血液的卡森屈服应力，c—血液的卡森粘度血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology4从图可以看出，卡森粘度是一个常量，且对应于不同的H，卡森粘度亦不同，因各条线的斜率不相等。低剪切下人血Casson图

H(%)(×10-3N/cm2)1/20.5013.02.01.0t=25C°H临=6.5%c=10-3N/m246.0%39.0%33.2%27.5%21.6%19.2%10.2%0%二、血液的屈服应力

血液卡森图中，纵轴截距：——使血液流动的最小致流值。血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology5

屈服应力的计算公式：

血液屈服应力c的存在是因为在低剪变率下，纤维蛋白原的桥联作用使红细胞形成立体网络状结构所致。c的大小与Hct、纤维蛋白原的含量有关，其计算公式为B——纤维蛋白原浓度系数。成立条件：H>Hc。当H<Hc时，血液不存在屈服应力。血液的流变性第三节血液的本构方程Hemorheology6血液屈服应力还有如下的经验公式：适用范围：Hct﹥10%，