血液流变学电子教案3-1、2

1、第一节第一节 血液的组成血液的组成第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素第四节第四节 血液的本构方程血液的本构方程第第三三节节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素一、血液的组成一、血液的组成 血液血液（bloodblood）（非牛顿流体）（非牛顿流体）血浆（牛顿流体）血浆（牛顿流体）(plasma)(plasma)血细胞血细胞红细胞红细胞 RBCRBC白细胞白细胞 WBCWBC血小板血小板 PLTPLT有形成分有形成分4545 红细胞比容（比积）红细胞比容（比积）：红细胞总容积（体积）：红细胞总容积（体积）在血样容积中所占百分比。在血样容积中所占百分比。 无形成分无形成分

2、5555第一节第一节 血液血液(blood corpuscle)(blood corpuscle)第一节第一节 血液血液 血细胞：其形状、大小和含量见下表血细胞：其形状、大小和含量见下表: :第一节第一节 血液血液血小板血小板 白细胞白细胞 电镜下的各种血细胞电镜下的各种血细胞红细胞红细胞水（水（90%-92%90%-92%）其他物质其他物质血浆蛋白（血浆蛋白（6%-7.5%6%-7.5%）非蛋白含氮化合物非蛋白含氮化合物不含氮有机化合物不含氮有机化合物血浆血浆无机盐无机盐第一节第一节 血液血液第一节第一节 血液血液血浆成分血浆成分示意图：示意图： 血液分层后，上层淡黄色的透明液体是血浆。科血

3、液分层后，上层淡黄色的透明液体是血浆。科学家通过研究发现，血浆中含有多种维持人体生命活学家通过研究发现，血浆中含有多种维持人体生命活动所必需的重要物质（上图）。此外，血浆中还含有动所必需的重要物质（上图）。此外，血浆中还含有一些体内产生的废物（如尿素）。一些体内产生的废物（如尿素）。可见，血浆的主要可见，血浆的主要作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物作用是运载血细胞，运输维持人体生命活动所需的物质和体内产生的废物等。质和体内产生的废物等。 第一节第一节 血液血液 电镜下血液中的各成分电镜下血液中的各成分 显微镜下的血液显微镜下的血液 血液是由高分子稀溶液与多种细胞构成的血液是由高分子

4、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。和流动性最为复杂。 血液和整个生理活动密切相关，因此，血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。的重要课题，也是血液流变学科的核心部分。血液粘度血液粘度是血液流变学的一个重要指标。是血液流变学的一个重要指标。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 研究血液粘度的重要性：研究血液粘度的重要性： 影响血液

5、流阻影响血液流阻血流灌注血流灌注剪变率剪变率红细胞红细胞压积压积红细胞聚集红细胞聚集红细胞红细胞变形变形血浆粘度血浆粘度 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 粘度的改变粘度的改变第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 右图是血液的粘度随右图是血液的粘度随剪变率的变化关系。剪变率的变化关系。一、剪变率一、剪变率 红细胞压积红细胞压积HctHct：分离出的红细胞所占分离出的红细胞所占血样体积的百分比。血样体积的百分比。 从图可以得出：从图可以得出： 血液的粘度随着剪变血液的粘度随着剪变率的增大而降低。率的增大而降低。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 血液的粘度随着剪

6、变率的增血液的粘度随着剪变率的增大而降低。具体地说：大而降低。具体地说：1.1.当当 时血液粘度迅时血液粘度迅速降低。速降低。2.2.当当 时，血时，血液粘度缓慢降低。液粘度缓慢降低。3.3.当当 时，血液粘度时，血液粘度趋于一定值，呈现牛顿流体。趋于一定值，呈现牛顿流体。110s115010ss150s为什么为什么HctHct0 0时，时，粘度为一恒量？粘度为一恒量？血浆为牛顿血浆为牛顿流体！流体！第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素海拔高度海拔高度吸烟吸烟酒精酒精心理因素心理因素温度温度二、红细胞压积二、红细胞压积HctHct 红细胞压积红细胞压积HctHct（分离出时带有少

7、许血浆）：（分离出时带有少许血浆）：注意与红细胞比积的差别。注意与红细胞比积的差别。 影响红细胞压积影响红细胞压积HctHct的因素：的因素： 第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素在任一剪变率下，在任一剪变率下，红红细胞压积越大，血液的细胞压积越大，血液的粘度越大，粘度越大，且呈指数规且呈指数规律增大。律增大。 红细胞压积对血液粘红细胞压积对血液粘度的影响：度的影响：固化固化 为什么要用红细胞与为什么要用红细胞与RingerRinger液组成的悬浮液？液组成的悬浮液？ RingerRinger液的成分是什么？液的成分是什么？第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素固化的

8、红细胞造固化的红细胞造成血液的粘度急剧成血液的粘度急剧增大，表明很难流增大，表明很难流动。而正常的红细动。而正常的红细胞在高压积的情况胞在高压积的情况下流动性仍然很好，下流动性仍然很好，这与红细胞的可变这与红细胞的可变形性好有关。形性好有关。固化固化第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素三、红细胞聚集三、红细胞聚集 聚集现象（靠搭桥物质：纤维蛋白原和球蛋白）聚集现象（靠搭桥物质：纤维蛋白原和球蛋白）第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素血血液液凝凝固固 红细胞聚集并不等于血液凝固！红细胞聚集并不等于血液凝固！ 血液由溶胶状态变为凝胶状态的血凝块，血液由溶胶状态变为凝胶状

9、态的血凝块，这一现象叫做血液凝固。这一现象叫做血液凝固。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 血液流出人体血管就会发生凝固。血液凝固是血液流出人体血管就会发生凝固。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。状态的血液逐渐变成凝胶状

10、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用，使血凝块回缩变硬，同时析出淡黄色透明的液体体血清。血清。 血液凝固血液凝固第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素(1)(1)正常的心脏和血管的内膜光滑，不致发生正常的心脏和血管的内膜光滑，不致发生血小板的破坏；血小板的破坏；(2)(2)血液中有抗凝物质，如肝素是体内产生的血液中有抗凝物质，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转变为凝血酶，

11、从而抑制纤维蛋白原形成纤维蛋白；蛋白；(3)(3)血浆中还有使已形成的纤维蛋白溶解的物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。质，可以随时将血管内已形成的纤维蛋白溶解。 血管内循环着的血液一般不会发生凝固，主血管内循环着的血液一般不会发生凝固，主要原因是：要原因是：第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素NANA：正常红细胞与正常红细胞与RingerRinger液组成的悬浮液组成的悬浮液，但没有纤维蛋白液，但没有纤维蛋白原和球蛋白。原和球蛋白。NPNP：正常血液正常血液 红细胞聚集对粘度红细胞聚集对粘度的影响：的影响： 使粘度显著增高。使粘度显著

12、增高。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 正常的血液中含有纤维蛋白原和球蛋白，具有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，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，桥联作用其粘度显著增大。剪应力进一步减小，桥联作用更显优势，红细胞聚集程度越高，聚集体结构越更显优势，红细胞聚集程度越高，聚集体结构越紧密，粘度自然就高。紧密，粘度自然就高。 而而NANA曲线中的溶液不含曲线中的溶液不含纤维蛋白原和球蛋白，里纤维蛋白原和球蛋白，里面的红细胞不可能发生聚面的红细胞不可能发生聚集，其粘度自然就低。集，其粘度自然就

13、低。 分析：分析：NPNP、NANA两种溶液在剪变率较低时，其两种溶液在剪变率较低时，其粘度相差很大，原因是什么？粘度相差很大，原因是什么？第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素 可见可见NPNP、NANA两两曲线的高度差是由曲线的高度差是由红细胞聚集引起的，红细胞聚集引起的，低剪变率下的粘度低剪变率下的粘度表征的是红细胞的表征的是红细胞的聚集性。聚集性。 实验证明了在低剪变率下，红细胞聚集会使实验证明了在低剪变率下，红细胞聚集会使粘度显著增高。粘度显著增高。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素四、红细胞变形四、红细胞变形1 1、红细胞具有很强的变形、红细胞具有很强的

14、变形能力。能力。2 2、红细胞变形对血液粘度、红细胞变形对血液粘度的影响：的影响：将使血液的粘度将使血液的粘度大大降低大大降低。 分析分析HAHA（固化的红细胞）与（固化的红细胞）与NANA两曲线在两曲线在剪变率较大时，粘度存在高度差的原因？剪变率较大时，粘度存在高度差的原因？ 分析原因：分析原因：第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素五、血浆粘度五、血浆粘度 血浆作为血液的悬浮剂，其粘度必血浆作为血液的悬浮剂，其粘度必然影响全血的粘度。血浆粘度大，血液然影响全血的粘度。血浆粘度大，血液的粘度亦增大。不仅如此，血浆中的蛋的粘度亦增大。不仅如此，血浆中的蛋白质与血细胞发生桥联作用，进

15、一步影白质与血细胞发生桥联作用，进一步影响血液的粘度。而血浆的粘度决定于血响血液的粘度。而血浆的粘度决定于血浆蛋白含量的多少。血浆蛋白含量越多，浆蛋白含量的多少。血浆蛋白含量越多，血浆粘度越大。血浆粘度越大。第二节第二节 影响血液粘度的因素影响血液粘度的因素1wpbc血浆粘度血浆粘度水的粘度水的粘度每每100ml100ml血浆中的血浆中的蛋白质克数蛋白质克数第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素( (一一) )、血小板的影响、血小板的影响在血细胞中，血小板不仅形体小，含量也少，在血细胞中，血小板不仅形体小，含量也少，在正常情况下对血液粘度影响极小，甚至可以在正常情况下对血液

16、粘度影响极小，甚至可以忽略不计。但血小板可以引起微血栓，严重的忽略不计。但血小板可以引起微血栓，严重的还可以完全栓塞微血管，使血液的阻力大大增还可以完全栓塞微血管，使血液的阻力大大增加，血液循环障碍。血液循环障碍必将引起血加，血液循环障碍。血液循环障碍必将引起血液的理化性质发生改变，如代谢产物增多，液的理化性质发生改变，如代谢产物增多，PHPH值增大，渗透压发生改变，这些变化都影响到值增大，渗透压发生改变，这些变化都影响到红细胞的聚集和变形，是血液的粘度进一步受红细胞的聚集和变形，是血液的粘度进一步受到影响。到影响。 第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素( (二二) )、

17、白细胞的影响、白细胞的影响 白细胞变形性极差，刚性大，在微血管中要白细胞变形性极差，刚性大，在微血管中要发生粘附和嵌塞，使血流阻力增大。但白细胞含发生粘附和嵌塞，使血流阻力增大。但白细胞含量很小，发生粘附和嵌塞白细胞数目不多，在正量很小，发生粘附和嵌塞白细胞数目不多，在正常情况下对血液的粘度影响不大。但在病理状态常情况下对血液的粘度影响不大。但在病理状态下，白细胞数量大大增加，变形性进一步降低，下，白细胞数量大大增加，变形性进一步降低，发生粘附和嵌塞白细胞数目急剧增大，这将使血发生粘附和嵌塞白细胞数目急剧增大，这将使血液流动的阻力也急剧增大，甚至成为影响血液粘液流动的阻力也急剧增大，甚至成为影

18、响血液粘度的主要因素。有人曾统计过，当白细胞数达到度的主要因素。有人曾统计过，当白细胞数达到202010103 3/mm/mm3 3时，在直径小于时，在直径小于5mm5mm的毛细血管中约有的毛细血管中约有一半的时间血液停止流动。一半的时间血液停止流动。 红细胞比重：红细胞比重：1.0901.09010103 3 N.mN.m-3-3血浆比重：血浆比重： 1.0251.02510103 3-1.030-1.03010103 3 N.mN.m-3-3血液比重：血液比重： 1.0501.05010103 3-1.060-1.06010103 3 N.mN.m-3-3（三）比重：物质的单位体积重量。（

19、三）比重：物质的单位体积重量。取决于取决于血浆比重血浆比重血细胞比重血细胞比重血细胞比积血细胞比积红细胞比积红细胞比积血浆蛋白含量血浆蛋白含量第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素 水分子从纯水或浓度较低的溶液中通过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。半透膜向浓度较高的溶液中扩散的现象。 渗透现象渗透现象（四）渗透压（四）渗透压 溶液促使水分子从半透膜另一侧向溶液溶液促使水分子从半透膜另一侧向溶液中渗透的力量（吸水力量）。浓度越大的中渗透的力量（吸水力量）。浓度越大的溶液，渗透压越高。溶液，渗透压越高。 水分子总是水分子总是从低渗溶液从低渗

20、溶液经过半透膜经过半透膜向高向高渗溶液渗透渗溶液渗透。 渗透压渗透压第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素 渗透压公式渗透压公式cRT溶液的摩尔浓度溶液的摩尔浓度单位为单位为mol.L-1mol.L-1R=8.314J.molR=8.314J.mol-1-1.K.K-1-1绝对温度，单位为绝对温度，单位为K K的单位为的单位为PaPa。 温度一定，渗透压的大小仅由摩尔浓度决温度一定，渗透压的大小仅由摩尔浓度决定，并与它成正比，而与微粒的大小和化学定，并与它成正比，而与微粒的大小和化学性质无关。性质无关。 血浆渗透压几乎都是由血浆中溶解的晶体血浆渗透压几乎都是由血浆中溶解的晶

21、体物质形成物质形成, ,血浆的血浆的c c0.3mol/L0.3mol/L, ,3737o oC C时血浆的时血浆的渗透压为渗透压为0.30.38.3148.314310310773.2773.2（kPakPa）注意：注意：第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素 毫渗透摩尔浓度（毫渗量毫渗透摩尔浓度（毫渗量/ /升）：升）：mOsm.LmOsm.L-1-1含义：是指含义：是指1 1升溶液中能产生渗透效应的各种升溶液中能产生渗透效应的各种溶质微粒的总和。溶质微粒的总和。 毫渗量毫渗量/ /升的意义：升的意义： 临床规定溶液浓度在临床规定溶液浓度在280-320mOsm.L28

22、0-320mOsm.L-1-1为为等渗溶液。等渗溶液。正常情况下，血细胞内外渗透压是相等的。正常情况下，血细胞内外渗透压是相等的。 当温度一定时，由当温度一定时，由 ， ，毫，毫渗透摩尔浓度相同，溶液产生的渗透压一定相渗透摩尔浓度相同，溶液产生的渗透压一定相同。因此常用它来衡量和比较渗透压。同。因此常用它来衡量和比较渗透压。cRTc第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素人血红细胞在等渗状态人血红细胞在等渗状态 渗透压：红细胞所处介质的渗透压可影响渗透压：红细胞所处介质的渗透压可影响红细胞的变形性。红细胞的变形性。 在低渗透压中：在低渗透压中：水分子由介质流入细胞内，水分子由

23、介质流入细胞内，使红细胞形体增大，红细胞的变形性降低。使红细胞形体增大，红细胞的变形性降低。 人血红细胞在低渗状态人血红细胞在低渗状态 第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素人人血血红红细细胞胞在在高高渗渗状状态态 在高渗透压介质中：在高渗透压介质中：导致红细胞膜的导致红细胞膜的硬度增加，红细胞的变形性降低。硬度增加，红细胞的变形性降低。第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素 正常情况下，血细胞正常情况下，血细胞内外渗透压是内外渗透压是相等的。相等的。 渗透压的恒定为维持血液的有形成渗透压的恒定为维持血液的有形成分，特别是红细胞的形态、理化性质及分，特别

24、是红细胞的形态、理化性质及正常生理活动有重要意义。正常生理活动有重要意义。 渗透压恒定的意义：渗透压恒定的意义：第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素（五）（五）PHPH值值 正常人体的酸碱度正常人体的酸碱度PHPH是变化的。血浆酸碱度是变化的。血浆酸碱度约在约在7.35-7.457.35-7.45间变化。间变化。7.35 7.457.35 7.45酸中毒酸中毒 碱中毒碱中毒第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素（六）、温度的影响（六）、温度的影响 环境温度变化可引起血液红细环境温度变化可引起血液

25、红细胞压积改变。环境温度过高，人体大胞压积改变。环境温度过高，人体大量排汗，血液被浓缩，红细胞压积量排汗，血液被浓缩，红细胞压积H H升升高；环境温度过低，人体利尿，血液高；环境温度过低，人体利尿，血液同样被浓缩，红细胞压积同样被浓缩，红细胞压积H H升高。另外升高。另外，环境温度高于，环境温度高于4040o oC,C,红细胞的聚集性红细胞的聚集性要增强和变形性降低。这些改变也将要增强和变形性降低。这些改变也将影响血液的粘度。影响血液的粘度。第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素（七）、血管壁和血管管径的影响（七）、血管壁和血管管径的影响 血液的流动阻力还受血管内壁光滑度的

26、血液的流动阻力还受血管内壁光滑度的影响，即受管壁效应的影响。内壁越光滑，影响，即受管壁效应的影响。内壁越光滑，阻力越小，流动越快，内壁越粗糙，阻力越阻力越小，流动越快，内壁越粗糙，阻力越大，流动越慢；血浆层的存在也可大大减小大，流动越慢；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。血液血液流动的阻力，使血液的粘度减小。血液的流动阻力还与血管管径有关，血管管径越的流动阻力还与血管管径有关，血管管径越小，血细胞流动中与管壁作用形成的阻力越小，血细胞流动中与管壁作用形成的阻力越大。但当管径降低到一定数值时，血液的粘大。但当管径降低到一定数值时，血液的粘度随着管径的减小而减小，这与法氏（

27、度随着管径的减小而减小，这与法氏（FahraeusFahraeus）效应有关）效应有关 血细胞表面均带血细胞表面均带负电，负电，血液中溶解许多无机血液中溶解许多无机盐的粒子，使血液具有导电性。盐的粒子，使血液具有导电性。 导电性可用电阻率或电导率来表示。导电性可用电阻率或电导率来表示。血浆电阻率血浆电阻率红细胞导电性红细胞导电性（八）血液的电特性：（八）血液的电特性：第三节第三节 影响血液粘度的其他因素影响血液粘度的其他因素与红细胞比积成正比；与红细胞比积成正比；与血浆蛋白的浓度有关，血浆蛋白的浓度与血浆蛋白的浓度有关，血浆蛋白的浓度越大，电阻率越高；越大，电阻率越高；与血液的流动状态有关，流

28、动血液的电阻与血液的流动状态有关，流动血液的电阻率较低。率较低。 血液的理化性质主要包括以上四点，这些理血液的理化性质主要包括以上四点，这些理化性质对血液及其组分的流变性都有明显影响，化性质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血液的理化性反过来，血液的流变性也要影响血液的理化性质。质。 影响血液电阻率的因素：影响血液电阻率的因素：第三节第三节 影响血液粘度的其他因影响血液粘度的其他因素素第四节第四节 血液的本构方程血液的本构方程一、血液的卡森方程一、血液的卡森方程cc 当血液的红细胞压积大当血液的红细胞压积大于某一数值（于某一数值（Hct5%-8%Hct5%-8%）时，血液的流变特性可用时，血液的流变特性可用卡森方程描述：卡森方程描述： 从图可以看出，卡森粘从图可以看出，卡森粘度是一个常量，且对应于度是一个常量，且对应于不同的不同的HctHct，卡森粘度亦不，卡森粘度亦不同，因各条线并不平行。同，因各条线并不平行。二、血液的屈服应力二、血液的屈服应力形成立体网络结构所致。其大小与形成立体网络结构所致。其大小与HctHct、纤、纤维蛋白的含量有关，具体关系式为维蛋白的含量有关，具体关系式为10.36 (1)1cBH