Зависимост между ненютоновите свойства на кръвта, нейната течливост и транспортния й потенциал при пациенти с артериална хипертония
Е. Волкова
, А. Замишляев
, П. Михайлов
, И. Тихомирова
, И. Осетров
, А. Муравьов
, Н. Антонова
Abstract: В различни области на кръвообращението кръвта проявява свойствата на нютонова и ненютонова течност. Промяната на условията на срязване и геометрията на съдовото легло може да допринесе за по-голяма проява на ненютоново поведение на кръвта. Последното се комбинира с намаляване на течливостта на кръвта и нейния транспортен потенциал. Целта на изследването е да се оцени ефекта от промените в ненютоновите характеристики на кръвта върху нейната течливост и транспортен потенциал при пациенти с артериална хипертония (АХ). В две групи (първата - здрави индивиди, n = 22; втората - 20 пациенти с хипертония) са регистрирани параметрите на хемореологичния профил, включително вискозитета на кръвта (BV) при пет нарастващи напрежения на срязване (НС). Използвайки същите стойности на НС, се определя индексът на удължаване на еритроцитите (EI), както и на техните „призрачни еритроцити“. Получените данни показват, че потокът на кръвта, като вискозна течност, може да има ненютонов характер както в норма, така и особено при патология, например при артериална хипертония. Ненютоновото поведение на кръвта е много добре описано от модела на степенния закон на ненютоновата течност. Може да се получи чрез записване на вискозитета на кръвта при няколко, поне пет напрежения на срязване. Установено е, че най-значимата характеристика на промените в степента на ненютоново поведение на кръвта е показателят за консистенция „k” от това уравнение: y = kx-n. Този коефициент отрицателно корелира с течливостта на кръвта и нейния транспортен потенциал. При това той е по-изразен при пациенти с хипертония. Освен това беше установено, че увеличаването на деформацията на еритроцитите е почти линейно, с постепенно увеличаване на НС в микрокамерата. Въпреки това, той се предсказва по-добре от степенния закон като модел на псевдопластична течност.
Keywords: артериална хипертония; вискозитет на кръвта; ненютонови свойства; деформируемост на еритроцитите
| References: (click to open/close) | [1] Pries, A. R. Secomb T. W., 1997. Resistance to blood flow in vivo: from Poiseuille to the «in vivo viscosity law». Biorheology 34, 4-5, 369–373.
[2] Stoltz, J.F., Donner, M., Muller, S., Larcan, A., 1991. Hemorheology in clinical practice. Introduction to the notion of hemorheologic profile. J. Mal. Vasc. 6, 261-270.
[3] Ajmani, R.S., 1997. Hypertension and hemorheology. Clin. Hemorheol. Microcirc. 17, 6, 397–420.
[4] Liepsch, D., Sindeev, S.V., Frolov, S.V., 2018. Distinguishing between Newtonian and non-Nowtonian character of blood flow in vascular bifurcations and bends. Series on Biomechanics 32, 2, 3-11.
[5] Gallagher, M.T., Wain, RAJ, Dari, S., Whitty, J.P., Smith D.J., 2019. Non-identifiability of parameters for a class of shear-thinning rheological models, with implications for haematological fluid dynamics. J Biomech. 85, 230-238.
[6] How, T.V., Black, R.A., 1987. Pressure losses in non-Newtonian flow through rigid wall tapered tubes. Biorheology 24, 3, 337-351.
[7] Mazumdar, J., Ang, K.C., Soh, L.L., 1991. A mathematical study of non-Newtonian blood flow through elastic arteries. Australas Phys Eng Sci Med. 14, 2, 65-73.
[8] Wilkinson, W.L., 1960. Non-Newtonian fluids. Fluid Mechanics, Mixing and Heat Transfer. Pergamon Press. London, 138 pp.
[9] Dintenfass, L., 1981. Clinical applications of heamorheology. The Rheology of blood, blood vessels and associated tissues. New York: Oxford Press, 22–50.
[10] Baskurt, O.K., Meiselman, H.J., 1997. Cellular determinants of low shear blood viscosity. Biorheology 34, 30, 235–247.
[11] Muravyov, A.V., Antonova, N., Tikhomirova, I.A., 2019. Red blood cell micromechanical responses to hydrogen sulphide and nitric oxide donors: Analysis of crosstalk of two gasotransmitters (H2S and NO). Series on Biomechanics 33, 2, 34-40.
[12] Dodge, J., Mitchell, C., Hanahan, D., 1963. The preparation and chemical characteristics of hemoglobin free ghosts of erythrocytes. Arch. Biochem. Biophys. 100, 119-130.
[13] Foresto, P., D'Arrigo, M., Filippini, F., 2005. Hemorheological alterations in hypertensive patients. Medicina (B Aires). 65, 2, 121–5. [Article in Spanish].
[14] Guedes, A.F., Moreira, C., Nogueira, J.B., 2019. Fibrinogen - erythrocyte binding and hemorheology measurements in the assessment of essential arterial hypertension patients. Nanoscale 11, 6, 2757–66. DOI: 10.1039/C8NR04398A.
[15] Neofytou, P., 2004. Comparison of blood rheological models for physiological flow simulation. Biorheology 41, 6, 693-714.
[16] Soulis, J.V., Giannoglou, G.D., Chatzizisis, Y.S., Seralidou, K.V., Parcharidis, G.E., Louridas, G.E., 2007. Non-Newtonian models for molecular viscosity and wall shear stress in a 3D reconstructed human left coronary artery. Med Eng Phys. 30, 1, 9-19. DOI: 10.1016/j.medengphy.2007.02.001.
[17] Abbasian, M., Shams, M., Valizadeh, Z., Moshfegh, A., Javadzadegan A., Cheng S., 2020. Effects of different non-Newtonian models on unsteady blood flow hemodynamics in patient-specific arterial models with in-vivo validation. Comput Methods Programs Biomed. 186, 105-185. DOI: 10.1016/j.cmpb.2019.105185.
[18] Kannojiya, V, Das, A.K., Das P.K., 2021. Simulation of Blood as Fluid: A Review From Rheological Aspects. IEEE Rev Biomed Eng. 14:327-341. DOI: 10.1109/RBME.2020.3011182.
[19] Wajihah, S.A., Sankar D.S., 2023. A review on non-Newtonian fluid models for multi-layered blood rheology in constricted arteries. Arch Appl Mech. 93, 5, 1771-1796. doi: 10.1007/s00419-023-02368-6.
[20] Johnston, B.M., Johnston, P.R., Corney, S., Kilpatrick, D., 2004. Non-Newtonian blood flow in human right coronary arteries: steady state simulations. J Biomech. 37, 5, 709-20. DOI: 10.1016/j.jbiomech.2003.09.016.
[21] Mejia, J., Mongrain, R., Bertrand, O.F., 2011. Accurate prediction of wall shear stress in a stented artery: newtonian versus non-newtonian models. J Biomech Eng. 133, 7, 074501. DOI: 10.1115/1.4004408.
[22] Kandangwa, P., Torii, R., Gatehouse, P.D., Sherwin, S.J., Weinberg, P.D., 2022. Influence of right coronary artery motion, flow pulsatility and non-Newtonian rheology on wall shear stress metrics. Front Bioeng Biotechnol. 10, 962687. DOI: 10.3389/fbioe.2022.962687.
[23] Hochmuth, R.M., Mohandas, N., Blackshear, P.L., 1973. Measurement of the elastic modulus for red cell membrane using a fluid mechanical technique. Biophysical journal. 13, 747-762. 1.
[24] Chien, S., Sung, L.F., Lee, V.V., Skalak, R., 1992. Red cell membrane elasticity as determined by flow channel technique. Biorheology 29, 467-478. DOI: 10.3233/bir-1992-295-607.
|
|
| Date published: 2023-08-02
Download full text (Price of one pdf file: 39.00 BGN/20.00 EUR)
