Blodstrømme kan være mere turbulente end tidligere forventet

Blodstrømmen i menneskekroppen antages generelt at være glat på grund af dens lave hastighed og høje viskositet. Ustabilitet i blodgennemstrømningen er forbundet med forskellige hjerte -kar -sygdomme og har vist sig at fremme dysfunktion og betændelse i det indre lag af blodkar, endotelet. På tur, dette kan føre til udvikling af åreforkalkning - en af ​​verdens førende dødsårsager - hvor arterielle veje i kroppen indsnævres på grund af plakopbygning. Imidlertid, kilden til denne ustabilitet er ikke godt forstået. Nu, IST Østrig professor Björn Hof, sammen med et internationalt team af forskere, har vist, at pulserende blod strømmer, som dem fra vores hjerte, reagerer stærkt på geometriske uregelmæssigheder i fartøjer (såsom plaque buildup) og forårsager meget højere hastighedsudsving end tidligere forventet. Forskningen kan have konsekvenser for, hvordan vi studerer blodgennemstrømningsrelaterede sygdomme i fremtiden.

"I dette projekt, vi ønskede at undersøge, om indsigt, vi for nylig har fået om oprindelsen til turbulens i rørstrømmen, kan kaste lys over ustabilitet i pulserende strømninger og til kardiovaskulær strømning i blodkar, "siger Hof." Vores resultater indikerer, at en tidligere ukendt mekanisme kan forårsage turbulens i pulserende strømme i menneskekroppen ved lavere strømningshastigheder end tidligere antaget. "

Hvorfor er turbulent blodgennemstrømning sundhedsfarligt?

Den indre væg i et blodkar, endotelet, er meget følsom over for en kraft kendt som 'forskydningsspænding', som, I dette tilfælde, refererer til friktionen skabt af blodgennemstrømning på indersiden af ​​et blodkar. Normalt, cellerne i endotelet er tilpasset relativt stabile strømningshastigheder i en retning. Imidlertid, hvis der opstår turbulens i fartøjet (f.eks. på grund af en geometrisk uregelmæssighed), strømmen bliver multi-directional og resulterer i ændrede forskydningsspændingskræfter på endotelet. Sådanne stressudsving kan udløse cellulær dysfunktion, betændelse i endotelet og På lang sigt, åreforkalkning.

Modellering af turbulens i blodgennemstrømningen

Teamet har bevist både eksperimentelt og teoretisk, at blodkar med geometriske uregelmæssigheder sandsynligvis vil forårsage mere turbulens end tidligere antaget. I deres eksperimenter, som blev udført på IST Austria, teammedlem Dr. Atul Varshney var i stand til at demonstrere, at når pulserende blodgennemstrømning sænkes (f.eks. mellem hjerteslag), turbulens blev skabt, især i områder, der havde geometrisk uregelmæssighed. Når strømmen igen blev accelereret, som med et hjerteslag, den blev glat og turbulensfri (ellers kendt som laminær strømning). Det betyder, at hvis et blodkar ikke er ideelt formet eller har geometriske uregelmæssigheder, der vil sandsynligvis forekomme mere turbulent strømning med hver pulscyklus eller hjerteslag. Forskningen kan have vigtige konsekvenser for, hvordan det medicinske samfund modellerer blodgennemstrømning, især i store blodkar såsom aorta.

Hof konkluderer:"Det er forbløffende, at denne ustabilitet er blevet overset i tidligere undersøgelser. Vi formoder, også på grund af den komplekse sammensætning af blod, at der kan være andre mekanismer, der kan forårsage turbulens i kardiovaskulær strømning ved endnu lavere hastigheder. Ligesom i den nuværende undersøgelse, også vores fremtidige arbejde vil sigte mod at identificere grundlæggende mekanismer, der er relevante for andre områder såsom medicin. "