Efeito Fåhræus-Lindqvist - Fåhræus–Lindqvist effect

O efeito Fåhraeus-Lindqvist / f ɑː r eɪ . ə s l ɪ n d k v ɪ s t / descreve como a viscosidade de um fluido, neste caso sangue , muda de acordo com o diâmetro do tubo que se desloca através de. Em particular, há uma ' diminuição da viscosidade à medida que o diâmetro do tubo diminui' (embora apenas com um diâmetro de tubo entre 10 e 300 micrômetros). Isso ocorre porque os eritrócitos se movem para o centro do vaso, deixando apenas o plasma próximo à parede do vaso.

História

O efeito foi documentado pela primeira vez por um grupo alemão em 1930. Pouco depois, em 1931, foi relatado de forma independente pelos cientistas suecos Robin Fåhræus e Torsten Lindqvist, de quem o efeito é comumente chamado. Robert (Robin) Sanno Fåhræus era um patologista e hematologista sueco , nascido em 15 de outubro de 1888, em Estocolmo . Ele morreu em 18 de setembro de 1968, em Uppsala , Suécia . Johan Torsten Lindqvist era um médico sueco que nasceu em 1906 e morreu em 2007. Fåhræus e Lindqvist publicaram seu artigo no American Journal of Physiology em 1931 descrevendo o efeito. Seu estudo representou um avanço importante na compreensão da hemodinâmica, que teve implicações generalizadas para o estudo da fisiologia humana . Eles forçaram o sangue através de finos tubos capilares de vidro conectando dois reservatórios. Os diâmetros capilares eram inferiores a 250 μm e os experimentos foram conduzidos com taxas de cisalhamento suficientemente altas (≥100 1 / s) para que um fluxo semelhante em um tubo grande fosse efetivamente newtoniano . Depois de corrigir os efeitos de entrada, eles apresentaram seus dados em termos de uma viscosidade efetiva , derivada do ajuste da queda de pressão medida e da taxa de fluxo de volume à equação de Hagen-Poiseuille para um tubo de raio R

${\ displaystyle \ Q = {\ frac {\ pi R ^ {4} \ Delta P} {8 \ mu _ {e} L}}}$

Onde:

${\ displaystyle Q}$é a taxa de fluxo volumétrico

${\ displaystyle \ Delta P}$é a queda de pressão através do capilar

${\ displaystyle L}$ é o comprimento do capilar

${\ displaystyle \ mu _ {e}}$é a viscosidade efetiva

${\ displaystyle R}$é o raio

${\ displaystyle \ pi}$ é a constante matemática

Embora a equação de Hagen-Poiseuille seja válida apenas para um fluido newtoniano , o ajuste de dados experimentais a esta equação fornece um método conveniente de caracterizar a resistência ao fluxo por um único número, a saber . Em geral, dependerá do fluido testado, do diâmetro do capilar e da taxa de fluxo (ou queda de pressão). No entanto, para um determinado fluido e uma queda de pressão fixa , os dados podem ser comparados entre capilares de diâmetros diferentes . Fahraeus e Lindqvist notaram duas características incomuns em seus dados. Em primeiro lugar, diminuiu com a diminuição do raio capilar, R . Esta diminuição foi mais pronunciada para diâmetros capilares <0,5 mm. Em segundo lugar, o hematócrito do tubo (ou seja, o hematócrito médio no capilar) foi sempre menor do que o hematócrito no reservatório de alimentação. A relação destes dois hematócritos, a relativa tubo hematócrito , , é definido como ${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle \ mu _ {e}}$${\ displaystyle H_ {R}}$

${\ displaystyle \ mathrm {H_ {R}} = {{\ mbox {hematócrito do tubo}} \ over {\ mbox {hematócrito do reservatório de alimentação}}}}$

Explicação dos fenômenos

Esses resultados inicialmente confusos podem ser explicados pelo conceito de uma camada livre de células plasmáticas , uma camada fina adjacente à parede capilar com depleção de glóbulos vermelhos . Como a camada livre de células é pobre em glóbulos vermelhos, sua viscosidade efetiva é inferior à do sangue total . Esta camada, portanto, atua para reduzir a resistência ao fluxo dentro do capilar . Isso tem o efeito líquido de que a viscosidade efetiva é menor do que a do sangue total. Como a camada livre de células é muito fina (aproximadamente 3 μm), esse efeito é insignificante em capilares de diâmetro grande. Essa explicação, embora precisa, é em última análise insatisfatória, uma vez que falha em responder à questão fundamental de por que existe uma camada livre de células de plasma. Na verdade, existem dois fatores que promovem a formação de camadas livres de células.

1. Para partículas fluindo em um tubo, existe uma força hidrodinâmica líquida que tende a forçar as partículas em direção ao centro do capilar . Este foi citado como o efeito Segré – Silberberg , embora o efeito mencionado diga respeito a suspensões diluídas, e pode não funcionar no caso de misturas concentradas. Existem também efeitos associados à deformabilidade dos glóbulos vermelhos que podem aumentar esta força.
2. É claro que os glóbulos vermelhos não podem atravessar a parede capilar , o que implica que os centros dos glóbulos vermelhos devem estar a pelo menos metade da espessura de um glóbulo vermelho de distância da parede. Isso significa que, em média, haverá mais glóbulos vermelhos perto do centro do capilar do que muito perto da parede.

O modelo de camada marginal livre de células é um modelo matemático que tenta explicar o efeito Fåhræus-Lindqvist matematicamente.

Veja também

• Modelo de camada marginal livre de células
• Efeito Fåhræus
• Viscosidade do sangue
• hemodinâmica

Referências

Leitura adicional