4.2. A vér biomechanikája: hemoreológia

A viszkozitás fogalma, nyírófeszültség, nyírássebesség, viszkozitási koefficiens, relatív viszkozitás

 

Isaac Newton (1643–1727) a következőképpen definiálta – elsőként – a viszkozitást: „defectus lubricitatis”. A „viscum” latin szó, eredeti jelentése madárenyv, amelyet a Római Birodalom idején széles körben alkalmaztak, fák ágaira kenve, az asztali csemegének számító kismadarak foglyul ejtésére.

Viszkozitáson, tehát, az egymáshoz képest elmozduló folyadékrészecskék közötti, ún. „belső” súrlódást értjük. A folyadéknak e belső, az elmozdulással szemben kifejtett resistiv erejét a viszkozitási koefficienssel (η) lehet jellemezni, amely a nyírófeszültség (St) és a nyírássebesség (κ) hányadosa (19. ábra).

 

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1347heavb_216/#m1347heavb_216 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1347heavb_216/#m1347heavb_216)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1347heavb_216/#m1347heavb_216)

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

search

19. ábra. A viszkozitás fogalmának illusztrálása

Az St versus κ függvény meredeksége, azaz a tgα, azonos a viszkozitási koefficienssel (η). Sτ jelenti azt a normalizált nyíróerőt, azaz a nyírófeszültséget, amellyel az áramló vér – természetesen fiziológiás körülmények között is – érintőlegesen vongálja („nyírja”) az endothelium felszínét.

 

A nyírássebesség a viszkometriás áramlási sebesség gradiens mérőszáma. Ez jó közelítéssel megegyezik a csőben áramló folyadék (vér) lineáris áramlási sebességének gradiensével, ha az áramvonalak egyenesek és egymással párhuzamosak, azaz lamináris az áramlás. (Az ún. viszkometriás áramlás esetén, amelyre az elméleti definíció vonatkozik, az elmozdulást kizárólag a folyadékrészecskék közötti súrlódás okozza, hidrodinamikai erő nem hat.) A viszkozitási koefficiens tehát az az egységnyi felületre érintőlegesen ható erő (ezt az erőt nevezik nyírófeszültségnek: St), amely ahhoz kell, hogy egységnyi sebességkülönbséget tartson fenn két, egységnyi távolságban lévő folyadékréteg között. E fogalmat a 19. ábra illusztrálja (a 9. ábra és 25. ábrához hasonló felépítésben) feltételezve, hogy a nyírófeszültség és a nyírássebesség között lineáris a kapcsolat, azaz newtoni folyadékra vonatkozik.

A viszkozitás orvosi gyakorlatban ma is használatos CGS-egysége az 1 cP (centi-poise), amely megegyezik a víz 20,3 oC hőmérsékleten mért viszkozitási együtthatójával. A vérplazma viszkozitása a vízéhez viszonyítva (azaz a relatív viszkozitása) 37 oC-on 1,7. A teljes vér relatív viszkozitása, 40-es hematokritérték mellett közelítőleg 4. Klinikai laboratóriumokban általában a relatív viszkozitás mérésére alkalmas viszkoziméterek állnak rendelkezésre, amelyek tehát a vízhez viszonyított viszkozitást adják meg.

A klinikai gyakorlatban vérplazma viszkozitást is mérnek (pl. Benson-féle plazma rheometerrel) számos esetben diagnosztikai céllal (cardiovascularis betegségekben, továbbá hematológiai rák, macroglobulinaemia, myeloma stb. esetében).

 

Newtoni és nem-newtoni folyadékok, in vitro és in vivo vérviszkozitás

A nyírófeszültség és a nyírássebesség között lineáris kapcsolat fennállása esetén (19. ábra) newtoni folyadékokról beszélünk, ilyenek pl. a víz, a vérplazma és a transcellularis (cerebrospinalis, intrapleuralis, pericardialis, synovialis stb.) folyadékok.

A vér, in vitro, nem-newtoni folyadékként viselkedik, azaz viszkozitása függ a nyírássebességtől (illetve az áramlási sebesség gradienstől, egy viszonylag alacsony sebességtartomány alatt!), ui. miniatűr szilárd részecskék, azaz vérsejtek vannak dispergálva newtoni vivőfolyadékban, azaz a vérplazmában. Az ilyen nem-newtoni folyadék elegyeket szuszpenzióknak nevezik (szemben az emulziókkal és habokkal, amelyek esetében nem oldódó miniatűr folyadékcseppek, illetve gázbuborékok vannak diszpergálva a vivőfolyadékban).

A vér azonban, a kapillárisoknál nagyobb egyenes lefutású erekben, ha az áramlás lamináris és állandósult állapotú (ez esetben a vérrészecskék áramlási sebességprofilja szabályos parabola), úgy viselkedik, mintha newtoni folyadék lenne, azaz in vivo viszkozitása viszonylag alacsony, s csupán elhanyagolható mértékben függ az áramlási sebesség gradienstől a fiziológiás értéktartományon belül (20. ábra). E jelenség a vörösvértestek axiális áramlásával magyarázható (21. ábra). Ennek lényege az, hogy az egymás mellett más-más sebességgel elcsúszó molekuláris folyadékrétegek olyan perdületet adnak a véletlen eloszlású vörösvértesteknek, amely azokat az ér tengelye irányába tereli (Magnus-effektus). A vörösvértestek így, kellően nagy áramlási sebesség mellett, plazmával körülvett oszlopokban „olajozottan” haladnak a tengelyáramban. A széli áramlásban tehát a hematokritérték alacsony, s a meredeken leágazódó kis oldalágakban csaknem tiszta plazma áramolhat. Ezt a jelenséget, amelyet pl. a vesében ki lehet mutatni, nevezik plazmafölözésnek (angolul: plasma skimming).

Mint fentebb említettük (2.4 fejezet), a nagyvérköri kapillárisok lumenén a vörösvértestek méretüknél fogva csak egyenként, a plazmával bolusokat képezve, deformált állapotban tudnak átjutni (21. ábra): a bikonkáv korongalak cseresznyemaghoz (pisztolygolyóhoz) hasonló alakká deformálódik. A deformabilitás mértéke a vörösvértestek egyik fiziológiai jellemzője, mérhető, fontos klinikai diagnosztikai adat lehet bizonyos betegségekben. A vörösvértest-deformabilitás mérésére szolgáló korszerű technika az ektacytometria, amelynek eszköze lényegében egy lézer-diffrakciós viszkométer: a szuszpendáló médium ozmolalitásának függvényében adja meg a szuszpendált sejtpopuláció átlagos elongációs (megnyúlási) indexét (Németh N. és mtsi 2015).

 

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1347heavb_227/#m1347heavb_227 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1347heavb_227/#m1347heavb_227)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1347heavb_227/#m1347heavb_227)

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

search

20. ábra. A vér nyírássebességének és viszkozitásának összefüggése in vivo Folkow és Neil (1971) után.

 

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1347heavb_230/#m1347heavb_230 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1347heavb_230/#m1347heavb_230)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1347heavb_230/#m1347heavb_230)

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

search

21. ábra. A vörösvértestek axiális áramlása a kapillárisoknál nagyobb erek esetében Bolusáramlás a kapillárisokban. Folkow és Neil (1971) után.

 

A vér in vivo viszkozitását befolyásoló tényezők: áramlási sebesség, hematokrit, érátmérő, hőmérséklet

Miként fentebb láthatjuk (20. ábra), a vér viszkozitását in vivo a lineáris áramlási sebességgradienssel arányos nyírássebesség jelentősen befolyásolja, oly módon, hogy fiziológiás körülmények mellett (lamináris áramlás, adott értékhatáron belüli nyírássebesség) newtoni folyadékként viselkedik.

A hematokrit ugyancsak lényeges tényező: 50%-os növekedése a vér viszkozitásának 100%-os növekedését eredményezi (22. ábra), ami pl. polycytaemiás betegségekben előfordulhat, és súlyos komplikációkhoz vezethet.

 

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1347heavb_236/#m1347heavb_236 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1347heavb_236/#m1347heavb_236)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1347heavb_236/#m1347heavb_236)

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

search

22. ábra. A hematokritérték és a vér viszkozitásának összefüggése egy 200 μm-es átmérőjű arteriolában és egy kapillárisban (6 μm)

Folkow és Neil (1971) után.

 

Az áramlási sebesség gradiens és a hematokrit mellett a vér in vivo viszkozitása – fiziológiás nyírássebesség esetén – jelentősen függ még az érátmérőtől (23. ábra) a preés posztkapilláris rezisztencia erek mérettartományába eső (~300 μm alatti belső átmérő) erekben (Fåhraeus-Lindquist-féle szigma-effektus). E tényezőnek szerepe lehet a kapillárisokon belüli filtratiós nyomás meghatározásában.

 

Harvard

(): . : . : /hivatkozas/m1347heavb_240/#m1347heavb_240 ()

Chicago

. . . : . (: /hivatkozas/m1347heavb_240/#m1347heavb_240)

APA

(). . . (: /hivatkozas/m1347heavb_240/#m1347heavb_240)

BibTeXEndNoteMendeleyZotero

search

23. ábra. A Fåhraeus–Lindquist-féle szigma-effektus illusztrálása

Az elnevezés a jelenség első leíróinak nevéből, illetve a függvény alakjából ered. Folkow és Neil (1971) után.

 

A hőmérséklet szintén jelentős mértékben képes befolyásolni a vér viszkozitását mind in vitro, mind pedig in vivo. Hideg vízbe mártott ujjak ereiben a vér viszkozitása akár 3-szorosára is nőhet. Emellett hideg hatására csökken a vörösvértest-szuszpenzió stabilitása a vérben, aggregalódhatnak (azaz összecsapódhatnak) a vörösvértestek. Ezek a káros változások még tovább növelik a vér viszkozitását (anomalis viszkozitás), s ezáltal az áramlási ellenállást. E hatások ismeretében válnak érthetővé a súlyos fagyási sérülések a hidegnek tartósan kitett testfelületeken (pl. orr, fül, ujjak). Kóros vascularis hideg-túlérzékenység jellemző a Raynaud-kórban, amikor vasospasmussal kombinálódik a viszkozitás növekedése. Nagyon alacsony nyírási sebesség esetén, így vérkeringési sokkban is, az anomalis vérviszkozitás súlyosbítja a lokális vérellátási zavarokat, tehát circulus vitiosus (pozitív feedback) jellegű hatások lépnek fel, súlyos szöveti károsodásokat okozván.

 

A vér viszkozitásának hemodinamikai jelentősége

A vér viszkozitása mennyiségi és minőségi értelemben egyaránt meghatározója a véráramlásnak. A viszkozitási koefficienstől egyenes arányban függ az áramlási ellenállás nagysága az erekben (lásd Hagen–Poiseuille-törvény), továbbá függ az áramlás lamináris, illetve turbulens jellege (lásd Reynolds-szám), az áramlási sebesség profil alakja, továbbá a nyomásés áramláshullámok fázisviszonya (lásd Womersleyszám), valamint a szekunder áramok képződésének valószínűsége (lásd Dean-szám).

Az érfal fiziológiás működése szempontjából különösen jelentős szerepe van annak a viszkózus jellegű vongáló erőnek, amellyel az áramló vér tangenciális irányban deformálja, „nyírja” az endothelium luminalis felszínét. Ennek a nyíróerőnek az egységnyi felületre eső részét, azaz a normalizált változatát, szintén nyíró feszültségnek (Sτ) nevezik, ennek nagysága arányos a vér viszkozitásával és az áramlási sebesség gradiensével (19. ábra). Az artériák egyenes szakaszainak endotheliumára ható fiziológiás nyíróerő értékét 15–20 din/cm2-re lehet becsülni. Amint az 5.1. fejezetben olvasható, fiziológiás mértékű, egyenletes nyíróerő az antiapoptoticus anyagok, míg az attól jelentősen eltérő (alacsony vagy magas, és/vagy turbulens) nyírás inkább apoptoticus hatású anyagok szintézisét serkenti az endotheliumban. Az endothelium felületére ható nyíróerő számos vasoactiv anyag (pl. NO, prosztaglandinok, hiperpolarizáló faktor), továbbá immunmediátorok és növekedési faktorok lokális termelődését is kontrollálja fiziológiás viszonyok mellett.

Tartalomjegyzék

• Hemodinamika
• Impresszum
• Előszó
• chevron_right1.0. Bevezetés
  • 1.1. A vérkeringési rendszer felépítése és élettani szerepe
  • 1.2. A vérkeringés modern szemléletének történelmi gyökerei
  • 1.3. A cardiovascularis rendszer mint a szervezet alimentációs szervrendszereinek része
  • 1.4. A vérkeringési rendszer működésének alapelvei
• chevron_right2.0. A vérkeringési rendszer funkcionális soros szerveződése hemodinamikai szempontból
  • 2.1. Szélkazán vagy impedancia erek és conduit erek
  • 2.2. Prekapilláris rezisztencia erek
  • 2.3. Prekapilláris sphincterek
  • 2.4. Kapillárisok: az anyagkicserélés erei
  • 2.5. Posztkapilláris rezisztencia erek
  • 2.6. Kapacitás vagy volumen erek
  • 2.7. Sönt erek
• 3.0. A vérkeringési rendszer párhuzamos szerveződése
• chevron_right4.0. Hemodinamika közelebbről: alapfogalmak, a vérkeringési rendszer biomechanikai jellegzetességei
  • 4.1. A véráramlás biomechanikája: nyomás, nyomásfő, áramsebesség, vascularis áramlási rezisztencia, impedancia
  • 4.2. A vér biomechanikája: hemoreológia
  • 4.3. Az érfal passzív biomechanikája
• chevron_right5.0. Az érfal aktív cellularis válaszai lokális hemodinamikai erőkre
  • 5.1. Véráram által indukált endothelialis válaszok
  • 5.2. Nyomás által indukált myogen válaszok
• 6.0. Hemodinamika és a primer prevenció: az egészséges vérkeringési funkciók megőrzésének elméleti alapjai
• chevron_right7.0. Forrás, valamint továbbvezető válogatott irodalom
  • 7.1. Könyvek, könyvfejezetek, monográfiák
  • 7.2. Folyóiratcikkek: összefoglalók
  • 7.3. Folyóiratcikkek: eredeti közlemények
• 8.0. Index
• 9.0. Köszönetnyilvánítás
• 10.0. Ajánlás
• 11.0. A szerző szakmai életrajza

Kiadó: Semmelweis Kiadó

Online megjelenés éve: 2026

ISBN: 978 963 331 719 8

Monos Emil professzor „Hemodinamika – A vérkeringés biomechanikája” című kismonográfiájának 4. kiadására került sor a Semmelweis Kiadó gondozásában. A keringési rendszer működésének fontossága aligha vonható kétségbe. A szív-keringési rendszer élen áll a halálozási statisztikákban. A felnőtt lakosság jelentős hányada, az idősebb korosztály képviselőinek több mint fele áll kezelés alatt keringési betegségek következtében. A keringési rendszernek óriási szerepe van a fizikai terheléshez való alkalmazkodásban is. A működő izmok oxigénellátása, vérellátása alapvetően határozza meg az állóképességi teljesítményt. A terhelés alatt a vér redisztri búciója, a gazdaságos keringés feltétlenül szükséges a magas színvonalú sportteljesítményben, de szintén fontos a szabadidő, rekreációs sportban is, a mozgás szegény életmód káros hatásainak prevenciójában. Monos Emil kismonográfiájában egy hosszú életpálya tudományos tapasztalatai jelennek meg letisztult, egyszerű, közérthető formában. Az érrendszer működését, a véráramlás sajátosságait mindenki számára érthetően világítja meg az élettan, a fizika és a biomechanika törvényeivel. A monográfia tartal maz za a téma klasszikusainak (1960-as, 1970-es évek) észleléseit és a legújabb vizsgálati eredményeket, tartalmazza ermészetesen a jól ismert, klasszikus ábrákat, és vannak benne saját szerkesztésű, didaktikus ábrák is. A mű minden orvos részére kiemelten ajánlatos, de hasznos és fontos információkat nyújt más egészségügyi szakembernek, gyógytornásznak, masszőrnek, fizioterápeutának és sportszakembernek, edzőnek, testnevelőnek egyaránt.

Hivatkozás: https://mersz.hu/monos-hemodinamika-a-verkeringes-biomechanikaja//